La científica española, invitada de honor para celebrar los 20 años del Café Scientifique del ITESO, es una convencida de que la escala nanométrica esconde muchos secretos del universo y quiere usar la nanotecnología para descubrirlos

Una conversación con la doctora Sonia Contera basta para comprender a qué se refería Rosario Castellanos al afirmar que quienes se dedican a la ciencia “cuando no se atrofian por su especialidad, y son capaces de ver el mundo a través de una ventana más amplia y de sintetizar en totalidades los fenómenos que parcialmente se dedican a observar, suelen ser mucho más curiosos que los artistas”.

Así, la curiosidad de Sonia Contera, que es inconmensurable, la ha llevado a construir una trayectoria profesional auténticamente singular: nació en 1970 en la ciudad de Madrid, en una familia sin antecedentes en el ámbito de la investigación científica, pero se crio en Puerto del Rosario, en Fuerteventura, una de las islas que conforman el archipiélago de Canarias. Se formó como física en la Universidad Autónoma de Madrid; luego, cursó estudios de posgrado en Moscú y en Praga; después, estudió Lengua y Cultura en Pekín y terminó por doctorarse en la Universidad de Osaka, investigando la física de las nanoestructuras.

Ahora, la profesora es una de las físicas especializadas en procesos biológicos de mayor renombre mundial; catedrática y vicedecana del Departamento de Física en la mítica Universidad de Oxford, aquella donde se han reunido, desde hace muchas décadas, prestigiados científicos como Edmund Halley, Edwin Hubble, Erwin Schrödinger, Stephen Hawking o Tim Berners-Lee, y seguramente también lo han hecho otras tantas científicas, aunque no las presuman con la misma fuerza. Curiosa investigadora de la interfaz entre biología, nanotecnología e información, busca comprender el profundo significado de la frase “forma biológica”, para lo cual estudia el crecimiento en diversos sistemas, como los de las plantas, las redes neuronales y los tumores. También escribe regularmente en medios de comunicación, como el diario español El País, donde ha hablado sobre la desconfianza de los ciudadanos en la ciencia y su miedo a la tecnología, además de que ha alertado acerca de los límites de la computación o el daño ambiental causado por la emisión de gases de efecto invernadero sintéticos emitidos en procesos industriales.

Autora de Nanotecnología viva. Cómo la tecnología de lo infinitamente pequeño está transformando la medicina y el futuro de la biología, publicado por Arpa Editores en 2023 (y que es una versión de un libro que originalmente escribió en inglés y que fue publicado en 2019 por la editorial de la Universidad de Princeton), y madre de dos hijos, Sonia Contera viajó a Guadalajara para participar en la sesión conmemorativa del 20 aniversario de Café Scientifique, una de las ofertas más atractivas del Centro de Promoción Cultural del iteso y que “busca ser un espacio abierto en donde se discutan asuntos de interés de y para la ciudadanía, que trasciendan la mera difusión de contenidos para hablar de la ciencia de forma robusta, esto es, dialogando sobre las problemáticas en las que participa, sus debates, instituciones, su historia y su relación con otros campos de conocimiento, como la filosofía, el arte, la política, entre otros”. Además, la científica española, especialista en nanotecnología, también participó en la Cátedra Latinoamericana Julio Cortázar de la Universidad de Guadalajara.

Antes de su visita a México, acepta conversar desde su oficina en Oxford. A diferencia de muchos investigadores profesionales, Sonia Contera ha sabido alimentar su trabajo con muy diversas fuentes, que incluyen la filosofía, la historia e incluso los estudios culturales. Conversar con ella es, pues, una celebración de la inteligencia.

La frase “Nanotecnología viva”, con la que titulas tu libro, une dos palabras y sugiere una combinación muy atractiva, porque a veces nos quedamos con la impresión de que la tecnología poco tiene que ver con lo vivo. Y, de alguna manera, esa frase puede traernos el recuerdo de un personaje memorable para los físicos: Erwin Schrödinger, quien al parecer tuvo gran influencia en el desarrollo reciente de la biología…
Decir que lo vivo es como una máquina no es una idea nueva… ¡Yo no estoy de acuerdo!, pero se trata de una idea que desde hace mucho tiempo ha hecho que las personas fabriquen robots de muchos tipos: en la antigua China y en Grecia había robots analógicos para entender exactamente lo que significa estar vivo. Yo creo que las personas siempre han usado las máquinas para entender qué significa la vida.

Lo verdaderamente novedoso se halla en la escala de lo muy pequeño. Está bien que empieces con el terrible Schrödinger… ¡porque fue un personaje temible y horrible!, aunque tenía muy buenas intuiciones. De hecho, hay un ruso, Nikolay Umov, quien ya relaciona la física con la biología desde al menos 1911. Las conferencias que Schrödinger dio en Dublín, y que luego se convirtieron en su libro ¿Qué es la vida?, fueron en el año 43… Ambos, Umov y Schrödinger, hablan de lo vivo a partir del concepto de energía: si vivimos en un mundo en que la entropía crece, ¿cómo es posible que la vida surja en la Tierra a partir de lo contrario, de reducir la entropía? Ahí está ese problema, entonces, ¿cómo se relaciona la energía con la información que nos hace estar vivos, hablar, etcétera? Ese es uno de los grandes problemas para la física… ¡ese es mi problema científico!

La nanotecnología surge porque la vida en la Tierra nace en esa pequeña escala: un nano es un tamaño granulométrico y en esa escala, creo yo, nadie ha pensado la vida lo suficiente. Eso es lo que a mí me interesa. Por cuestiones históricas hemos separado la química de la bioquímica, la electricidad de la mecánica, etcétera, pero la vida surge cuando todo eso se junta.

Al hablar de estos asuntos, otro nombre clave es Richard Feynman: sus célebres conferencias de finales de 1959 de alguna manera inauguraron la presencia pública de lo que luego se conocería como nanociencias y nanotecnología. En esas conferencias, tituladas “There’s Plenty of Room at the Bottom” (“Hay espacio de sobra en el fondo”), donde propone la miniaturización de las bibliotecas a partir de la manipulación directa de los átomos con una pregunta: “¿Por qué no podemos escribir los 24 volúmenes de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler?”.
Feynman no es precisamente mi héroe, no era alguien muy sofisticado, como sí lo fue Niels Bohr. Era un hombre sincero con la física, pero no con su vida… Sí, con esa famosa charla que, además, fue una charla que no preparó previamente, sino que le fue saliendo, que fue improvisando, empezó a darse cuenta de que en el momento en que llegáramos a la escala molecular abriríamos la puerta para ser capaces de fabricar, de la misma manera que la naturaleza fabrica. Y cuando pensamos en fabricar no estamos pensando en fabricar átomos, no, no, estamos pensando en máquinas en escala nanométrica y ahí es donde confluyen todas estas cosas (física, biología, nuestras ideas de la inteligencia).

Cuando fuimos capaces, técnica y tecnológicamente, de llegar a la escala nanométrica, abrimos la puerta de un mundo nuevo, como una especie de aspiración renovada —luego de varios siglos— de llegar a comprender verdaderamente de lo que estamos hechos. Porque, de repente, llegas hasta el fondo y encuentras vacíos, ya no se puede explicar completamente todo. Y eso a las personas controladoras les molesta mucho. Pero la realidad no se puede controlar. Aunque vamos a tardar mucho tiempo en comprender lo que es la escala nanométrica, estamos empezando a hacerlo.

Hablamos de una defensa de estos cruces transdisciplinares porque, parece entonces, no existe otra posibilidad para entender el mundo.
Aquí ya estamos hablando de otra cosa: el problema del ser humano, ¿no? Y ahí es donde el mundo moderno nos vuelve muy locos. Para entender el mundo, y para entendernos, necesitamos lenguaje, necesitamos estructura, necesitamos categorías. Pero también nos comunicamos de otras maneras no verbales, como por medio del arte. La nanotecnología también nos enseña que debemos romper el mundo de las palabras. Necesitamos la tecnología para sobrevivir en la naturaleza. Históricamente, hemos logrado desarrollar tecnología para tratar de controlar a la naturaleza, pero lo que necesitamos es comprender las cosas con más profundidad.

La física tiene esas dos cualidades: por una parte, es utilitaria, se usa para hacer bombas o para hacer ordenadores, pero luego tiene otro componente más filosófico, que nos muestra que todo está unido y no se puede separar. Ahora estamos en un punto muy interesante en la historia de la ciencia, porque por fin estamos empezando a meternos en los problemas donde verdaderamente se cruzan las ideas esenciales, más allá de las etiquetas o disciplinas académicas. Esto lo hacen mucho los ingenieros: cuando construyes un avión, no se tiene que caer. Entonces debes resolver una gran cantidad de desafíos reales, combinados, múltiples. Ahora ha surgido un concepto muy interesante al que llaman “multifísica”, que permite poner a prueba nuestra comprensión de la realidad de una manera muy revolucionaria. Porque la realidad es compleja, y necesitamos nuevas maneras de aproximarnos más a la complejidad de la realidad y de nosotros mismos.

¿Es la nanotecnología la mejor herramienta para comprender la realidad?
Digamos que hay varias nanotecnologías: las de los microprocesadores, como la que prevalece en Taiwán, donde están haciendo los transistores para la inteligencia artificial.Ésa es muy racional, pero los transistores son tan pequeñitos, apenas dos o tres nanómetros nada más, que solamente los taiwaneses son capaces de desarrollarlos porque lo han hecho un verdadero arte, en el que se han involucrado desde los años ochenta, cuando vieron que su futuro dependía de ello, invirtiendo en esto un montón de dinero y de ingenieros. Sólo ellos son capaces de realizar esta súper virguería de chip; se ha intentado hacer fábricas semejantes en Japón, en Estados Unidos, en Alemania, pero no funcionan.

Otra cara de la nanotecnología la percibimos en las vacunas de Moderna, totalmente racionales, que hacen unas nanoparticulitas con los ARN dentro; ya lo que hacen en el cuerpo es menos racional, pero su fabricación es bastante racional. Ellos no piensan en nada de esto, no hay nada de ciencia, es muy práctico: simplemente lo que quieren es meter el ARN en una partícula de lípidos, te la meten al cuerpo y eso el sistema inmune lo reconoce, se lo come y produce inmunidad: es una vacuna racionalizada y ese es otro tipo de nanotecnología.

Luego está la nanotecnología de las raquetas de tenis, de los materiales, todo eso que es como muy práctico, ¿no? Yo nunca he hecho esto antes, pero ahora tengo un proyecto en este sentido, porque siempre me molestaba que nadie se diera cuenta de que podíamos usar los materiales de construcción para pensar la nanotecnología sostenible: porque la madera es nanotecnología, y se puede usar de muchas maneras, se pueden crear nuevos materiales a partir de materiales vivos. Esta es la parte práctica de la nanotecnología que permite fabricar cosas de una manera más biológica, o simplemente usar la física en esa escala, no en los procesadores.

Pero también está la parte más filosófica y más conceptual, de cómo se puede hacer nanotecnología y qué se aprende, ¿no? Y después, por fin, la parte más intelectualmente profunda: la idea que ya tuvieron desde el principio de la mecánica cuántica Wigner, Von Neumann y todos estos físicos que hemos mencionado, de que cuando nos movemos desde la mecánica cuántica a la relatividad general sigue habiendo ahí un agujero que no sabemos cómo tapar, no hemos descubierto cómo se pasa de la escala del mundo cuántico a la escala del mundo donde vivimos nosotros; en ese aspecto siempre se ha pensado que el papel de la biología es fundamental, como lo ha señalado Roger Penrose aquí mismo, en la Universidad de Oxford. Es decir, que las moléculas, como están entre los dos mundos, en escala nanométrica son capaces de “usar” los dos mundos, y así unir el mundo cuántico y usarlo para procesar información para obtener energía.

Esa es la parte más filosóficamente importante de la nanotecnología, es la escala donde se puede unir la gravedad con lo cuántico. Pero, bueno, vamos a tardar mucho en hacer experimentos que prueben estas cosas, o en confirmar si acaso se pueden hacer.

Y, en ese escenario, ¿cuál es la influencia actual de la inteligencia artificial?
Ahora vemos una convergencia muy interesante: por una parte, está la física, que explora las cosas pequeñas por la mecánica cuántica, hasta que llegamos a la invención de los transistores en los años cuarenta, y entonces viene el apogeo de la miniaturización; y, por otro lado, venía avanzando el desarrollo de las ciencias cognitivas desde finales del siglo XIX, con personajes como Santiago Ramón y Cajal, ¡que era muy listo! Se crio solo, en el campo de Aragón, en las montañas de los Pirineos, y se nota: tenía una intuición muy brutal y una visión del mundo muy loca, muy parecida a la que iba surgiendo en aquellos tiempos a partir de la mecánica cuántica. Él asegura que, en sus experimentos, ¡las neuronas le hablaban! Y no se equivocaba nunca: todas las teorías que formulaba, como la de la plasticidad cerebral, eran ciertas… pero entonces, tienes a Ramón y Cajal, a Freud en Europa, y luego a Edward Thorndike que comenzaba con las investigaciones de la inteligencia de los animales en Estados Unidos. Todos ellos empiezan a crear modelos neuronales sobre la inteligencia; para explicar qué es la inteligencia a partir de modelos animales y modelos neuronales.

Ya en los años cincuenta, investigadores de California empiezan a pensar que se puede hacer un ordenador imitando a las neuronas, así que cuando se inventa el transistor, ahí se unen los dos campos, con la creación del ordenador de Von Neumann, el mismo de la mecánica cuántica, que lo hace mientras forma parte del Proyecto Manhattan. Todo esto es tremendo y ahí es donde empieza, donde los dos campos se empiezan a mezclar. Ahora estamos en otro punto interesante: durante los últimos 50 años, los neurocientíficos saben cada vez más del cerebro, aunque aún haga falta mucho por descubrir, y ahí se han empezado a entrelazar los campos de la inteligencia artificial, donde se estudian los algoritmos que exploran la neurociencia en los animalitos.

Y ahora llegamos al siguiente problema, donde regresamos al ámbito de la física. Hasta ahora, toda la inteligencia artificial se ha basado en sistemas digitales de silicio, partiendo de una manera más o menos inspirada en las neuronas —que no tiene mucho que ver con cómo funciona el cerebro—, pero el problema de esto es que requiere muchísima energía; nuestro cerebro usa 20 watts, como una bombilla eléctrica, pero las supercomputadoras, estas enormes en Estados Unidos, necesitan un millón de veces más megavatios. Amazon ha anunciado su intención de construir un reactor nuclear porque ya no le alcanza la energía para la inteligencia artificial.

Así regresamos al principio de la conversación: esta gente quería digitalizar el mundo, pero no se puede. El mundo no es matemático, no se puede digitalizar. Entonces el tope, el límite, viene con la energía y ahora tenemos el problema de que nos estamos cargando el mundo abusando de los recursos naturales y acelerando el cambio climático, y para arreglar todo eso queremos usar la inteligencia artificial, ¡pero la inteligencia artificial va a acelerar todavía más el cambio climático!

Debemos entender que el capitalismo es finito, esto no puede seguir creciendo. Pero la digitalización tampoco, la computación digital tiene un límite, porque no somos números. Y volvemos al problema del principio, la idea de que el cerebro y todas las cosas son capaces de cambiar su forma en una escala nanométrica para bajar la energía y mantenerse en un mínimo; volvemos a la pregunta inicial: ¿por qué el universo es capaz de crear la vida en escala nanométrica? Y ahí es donde yo quiero investigar, aunque aún no me dan dinero, pero vamos a llegar… En el fondo de la física, de la biología… es como que la historia nos está obligando a ser más humildes y a que nos demos cuenta de que no todo se puede entender, ni controlar y que el futuro va a depender de cómo entendamos ese problema.