El concepto de "fuerza vital" que tan importante fue en la época anterior comienza a tambalearse por dos cambios significativos en la forma de plantear los experimentos: (I) se utilizan grandes poblaciones como objeto de estudio y (II) se utilizan métodos estadísticos para su análisis. La Biología, la Física y la Química se ven profundamente sacudidas por estos nuevos enfoques. Se pone de relieve la importancia de la interpretación Termodinámica de los fenómenos para indicar que las tareas de síntesis y morfogénesis no consumen fuerza vital sino energía, y que cada uno de los cambios que se realizan en la Naturaleza se sustentan en la conservación de la energía. Se propone que existe energía en la estructura misma de un compuesto orgánico o mineral. Cuando un organismo consume glucosa sólo una fracción de ésta se transforma en otros compuestos orgánicos, mientras que el resto se quema y produce energía.
Si para Maxwell la utilización del análisis estadístico y del cálculo de probabilidades son sólo herramientas para poder analizar las poblaciones de partículas en lugar de observar y estudiar cada una de ellas en particular, para Boltzmann y Gibbs la Estadística y el Cálculo matemáticos aportarán las reglas de la lógica del Universo. No es extraño que sea en este ambiente en el que se desarrolle la teoría de la evolución de Darwin. Para éste, como para Boltzmann y Gibbs, las leyes de la Naturaleza no actúan sobre las partículas, sobre los individuos, sino sobre las grandes poblaciones. Se introduce la noción de contingencia desbancando el rígido determinismo que existía en la ciencia desde Newton. Se introduce en forma de segundo principio de la termodinámica, un principio que impone una dirección a los fenómenos naturales. Surgen ciencias nuevas como la Química-Física, la cual fundamenta las propiedades químicas de los cuer-pos sobre su estructura física. Científicos de la talla de Arrhenius (1859-1927), Raoult (1830-1901), Ostwald (1853-1932) y van’t Hoff (1852-1911) desarrollaron esta disciplina, debida a la cual la experimentación pudo extenderse a los más variados campos de la Biología, como veremos. En el plazo escaso de un siglo, la ciencia que Lamarck empezó a denominar Biología se convertirá en una ciencia del orden y una ciencia de la medida.
Desde comienzos del siglo XIX e inmersos en la tendencia físico-química reinante, se intenta conjugar el mundo orgánico y el inorgánico hasta ahora aparentemente inmiscibles. Así, Wöhler (1800-1882) logra sintetizar por primera vez una molécula orgánica a partir de moléculas inorgánicas (urea a partir de cianato amónico) aunque él mismo reconoce que "un filósofo de la naturaleza diría que no ha desaparecido el carácter orgánico del carbono animal de esas combinaciones ciánicas". A su vez, Kolbe (1818-1884), alumno de Wöhler, sintetizó ácido acético a partir de carbono, hidrógeno y oxígeno. Pero habrá que esperar a que Berthelot (1827-1907) obtenga sistemáticamente compuestos orgánicos a partir de sus elementos para lograr desaparecer la barrera mantenida entre lo orgánico y lo mineral. Para Berthelot la principal dificultad reside cuando se pretende establecer uniones del carbono con otros elementos. La solución a este escollo también surgió a lo largo del siglo XIX mediante el fundamento teórico de la estructura de los átomos y las moléculas: el concepto de valencia de Frankland (1825-1899) que Kekulé (1829-1886) aplicó para la elaboración de la estructura de moléculas orgánicas. Fue Couper (1831-1892) quien propuso representar como trazos entre los símbolos de los átomos, las valencias. En 1869 Mendeleiev (1834-1907) y en 1870 Meyer (1830-1895) ordenaron los elementos químicos tal y como hoy los conocemos.
Desterrada ya la dicotomía entre orgánico e inorgánico, olvidado el concepto de la fuerza vital, enunciada la primera ley de la Termodinámica por Mayer, y desarrollada la teoría celular de Schwann (1839), se contaba con todos los elementos necesarios para acabar con la idea de la "generación espontánea". El ambiente científico es un perfecto caldo de cultivo donde van a surgir nuevas disciplinas, de la que queremos destacar la Bioquímica. La Bioquímica se ha desarrollado como resultado de la aplicación de principios y métodos de la Química y la Física a la Fisiología y la Biología. Así, la Bioquímica se ha descrito durante mucho tiempo como química fisiológica o química biológica. La importancia de la Bioquímica reside en el hecho de que todas las manifestaciones de la actividad biológica celular son el resultado de unos procesos químicos.
Es difícil establecer un punto fijo en el inicio de la Bioquímica. Podemos remontarnos al siglo XVIII con el químico orgánico Scheele (1742-1786) que aisló el ácido úrico, glicerol, y ácido láctico a partir de material biológico. También es Bioquímica cuando Lavoisier reconoce el carácter esencialmente químico del fenómeno de la fermentación alcohólica, y asoció la respiración con un proceso oxidativo. En cambio Berthelot se consideraba químico orgánico porque "interpretar la vida a partir de las explicaciones de la Química Orgánica es el objeto de nuestro estudio". En esta línea vaga entre Química Orgánica y Bioquímica podemos colocar a Saussure cuando (1804) establece el primer balance del intercambio de gases en la fotosíntesis. En 1806 Vanguelin y Robiquet aislaron la asparragina. En 1809 Chevreul aisló los ácidos grasos. En 1820 H. Braconnot sintetiza la glicocola (glicina). En 1827 W. Prout dividió los alimentos en azúcares (saccharine), grasas (oily) y proteínas (albuminous), división que dura hasta nuestros días. En 1833 A. Payen y J.F. Persoz, estudiando la fermentación alcohólica, aislaron la diastasa (amilasa), un fermento termolábil que facilitaba la transformación del almidón en azúcar. En 1837 Purkinje acuña el término "en-el-jugo" (enchymo, derivado del griego
cumos) para referirse a las proteasas de los jugos gástricos. Ese mismo año Berzelius, que previamente había introducido los términos aminoácido e isómero, postuló la naturaleza catalítica de la fermentación e identificó el ácido láctico como producto de la actividad muscular. En apenas un año (1938) Mulder establece la importancia de las proteínas: "en las plantas y animales hay presente una sustancia que (...) es la más importante entre las sustancias conocidas de los seres vivos, y sin ella, la vida sería imposible en el planeta. Esta sustancia se llama proteína". Por entonces Berzelius defiende que una mera fuerza físico-química podría forzar unos procesos fermentativos o metabólicos, aunque no todos los químicos compartían una visión tan "inorgánica" de la vida. En 1849 C. Bernard, descubridor de la lipasa, afirma que «la máquina del laboratorio y la química de los cuerpos vivos obedecen a las mismas leyes (…). La química del laboratorio se lleva a cabo usando reactivos y aparatos construidos por los químicos y la química de los organismos con los reactivos y aparatos creados por el organismo". En 1852 E. Fischer postula la especificidad enzimática a través del modelo de «llave-cerradura». La Bioquímica ya es plenamente identificable cuando F. Hoppe-Seyler en 1877 acuña el término «Biochemie» que, etimológicamente hablando, significa química de la vida. Para su consolidadción fueron de fundamental importancia los experimentos de E. Büchner (1897) que demostraron que la fermentación de la glucosa podía llevarse a cabo en sistemas acelulares.En estos primeros tiempos, el término fermento era utilizado tanto para designar a los microorganismos responsables de la fermentación como para referirse a los principios activos de los jugos digestivos. Esta confusión se comienza a evitar cuando W. Kühne acuña 1876 el término enzima (derivado del griego
enzumh, en-la-levadura) para los fermentos solubles (no confundir la etimología de "enzima" con la de "enchymo"). El término enzima, además, no debía restringirse sólo a las levaduras (fermentos), sino que debía utilizarse para todos los compuestos catalíticos de organismos superiores.En 1889 Nernst (1864-1941) demuestra la existencia de reacciones inducidas por la luz: es el inicio de la Fotoquímica. Llama la atención que sea finales del siglo XIX cuando A. Schimper postule muy anticipadamente el origen de los plastos en simbiontes intracelulares. O que Hellriegel y Wilfarth descubrieran que en los nódulos de las raíces de las leguminosas se debía producir fijación de dinitrógeno. Podemos comprobar cómo en sólo 100 años se ha cambiado tanto en la manera de abordar la vida como en el conocimiento que se posee sobre ella.
Manuel Gonzalo Claros es Profesor Titular de Bioquímica y Biología Molecular en la UMA