Está ocurriendo una revolución en la ciencia y la tecnología -una
revolución tan profunda que es difícil de comprender. Casi no ha habido
ninguna discusión de estos eventos en los medios de comunicación, así
que esta revolución está ocurriendo totalmente sin discusión ni debate
público.

La revolución no proviene de las computadoras o la biotecnología o la
ciencia cognoscitiva o la nanotecnología. Proviene de la convergencia
de estas cuatro tecnologías en algo que la Fundación Nacional de la
Ciencia está llamando ciencia NBIC (nano-bio-info-cogno) [1], lo cual
los críticos están llamando el "Little BANG" (bits, átomos, neuronas y
genes) [2].

En esta serie exploraremos el significado de esta profunda revolución
desde el punto de vista del medio ambiente, la salud humana y el futuro
de las sociedades democráticas. Comenzamos describiendo la menos
conocida de estas cuatro tecnologías: la nanotecnología.

La nanotecnología es la ciencia y la ingeniería de materiales y
máquinas tan pequeños que son invisibles a simple vista. Su pequeño
tamaño constituye su ventaja. Cuando el Presidente Clinton anunció la
Iniciativa Nacional de la Nanotecnología (National Nanotechnology
Initiative, NNI) en 2000, habló sobre una computadora no más grande que
un terrón de azúcar que guardaba el contenido de la Biblioteca del
Congreso; sensores tan pequeños que podían moverse a través de las
arterias para detectar cánceres en fase temprana, y nuevos materiales
exóticos 10 veces más fuertes que el acero pero de una fracción del
peso.

La Iniciativa Nacional de la Nanotecnología (National Nanotech
Initiative, NNI) se encuentra dentro de la Fundación Nacional de la
Ciencia (National Science Foundation, NSF), la organización científica
más prestigiosa de la nación, y el presupuesto de Clinton destinó una
considerable suma de $497 millones para la NNI en 2000, la cual el
Presidente Bush aumentó a $604 millones en 2002 y $710 millones en 2003
[3].

La nanotecnología es ahora el tercer proyecto federal de investigación
de mayor tamaño, después de la guerra contra el cáncer y el escudo de
defensa antimisiles "star wars". (Ver el sitio web del NNI en
www.nano.gov.) El mayor subsidio federal a la investigación de la
nanotecnología ($221 millones) va a la misma NSF y el segundo ($201
millones) al Ministerio de Defensa [3].

La nanotecnología lleva ese nombre por el nanómetro, una unidad de
medida que es la milmillonésima parte de un metro, la milésima parte de
un micrómetro. El Diccionario Oxford de Inglés define la nanotecnología
como "la rama de la tecnología que trata de las dimensiones y
tolerancias de menos de 100 nanómetros, en especial la manipulación de
átomos y moléculas individuales". La nanotecnología trata de los
sucesos en el mundo en los que un grano de arena típico es enorme (de
millones de nanómetros de diámetro). Un cabello humano tiene un grosor
de 200.000 nanómetros. Un glóbulo rojo abarca 10.000 nanómetros. Un
virus mide 100 nanómetros de diámetro, y el átomo más pequeño
(hidrógeno) abarca 0,1 nanómetros.

A la escala nanométrica, los materiales conocidos actúan de maneras
inesperadas e impredecibles. A la escala nanométrica puede haber
cambios en la elasticidad, la fuerza y el color de una substancia, su
tolerancia a la temperatura y la presión y su capacidad para conducir
electricidad. Así que los científicos e ingenieros de la nanotecnología
están descubriendo nuevas leyes de comportamiento junto con nuevas
posibilidades comerciales [4, pág. 48].

Por ejemplo, reducidos a nanopartículas, algunos metales se vuelven
traslúcidos, como el óxido de cinc, el cual normalmente es blanco pero
se vuelve invisible cuando se nanoiza [5, pág. 35]. El nano óxido de
cinc ya está disponible comercialmente en nuevas cremas bloqueadoras
solares, las cuales ahora son más necesarias que nunca debido a que los
CFC, los químicos que nos dieron el aire acondicionado, dañaron la capa
de ozono de la Tierra, aumentando los peligros de quemaduras por el sol
y el cáncer de la piel, especialmente para la gente blanca.

A la escala nanométrica, vigas voladizas pequeñísimas pueden detectar
la presencia de cantidades minúsculas de contaminación en el agua. En
lugar de medir la contaminación en partes por millón o "partes por
billón" (en los EE.UU.: 1 'billón'=mil millones), las nanovigas
voladizas pueden medir "partes por cuatrillón" (en los EE.UU.:
1 'cuatrillón'=mil billones) (sí, 10 elevado a la potencia negativa de
15), una sensibilidad asombrosa. La NNI ahora está desarrollando
nanosensores con la esperanza de que estos puedan ayudarnos a limpiar
miles de millones de toneladas de desechos tóxicos creados por el
experimento en curso del siglo 20 para vivir mejor mediante la química.

Por supuesto que los químicos han estado manipulando átomos y moléculas
por más de un siglo, pero la manipulación PRECISA a la escala
nanométrica en realidad es muy nueva. La nanotecnología moderna es
posible por la invención en 1981 del microscopio de barrido por efecto
túnel (STM, por sus siglas en inglés) que les permite a los
científicos "tomar y mover" átomos individuales y así construir nuevas
cosas de nuevas maneras. Por su trabajo en el STM, Gerd Binnig y
Heinrich Rohrer, del Laboratorio de Investigaciones de IBM en Zurich
recibieron el premio Nobel de Física en 1986 [6, pág. 44].

En 1990, dos científicos del Laboratorio de Investigaciones Almaden de
IBM en San José, Cal. demostraron la nanomanipulación con un STM cuando
alinearon 35 átomos individuales de xenón para escribir "IBM". Este
ejercicio que parecería trivial demostró los primeros pasos hacia
la "construcción de abajo hacia arriba", el arreglo intencional de
átomos individuales para formar substancias y máquinas útiles. En mayo
de este año, científicos japoneses demostraron otro gran adelanto -
movieron átomos individuales de manera precisa, usando técnicas
estrictamente mecánicas (no eléctricas) [7].

La construcción típica de hoy -incluso la construcción del circuito más
pequeño de computadora- depende de técnicas "de arriba hacia abajo",
torneando o grabando productos a partir de bloques de material crudo.
Por ejemplo, la técnica común para hacer un transistor comienza con un
trozo de silicio, el cual se graba para remover material no deseado,
rindiendo un circuito esculpido. Este método de construcción "de arriba
hacia abajo" rinde el producto deseado más residuos de desecho. Usando
la construcción de abajo hacia arriba, los átomos son rearreglados -o
en casos ideales se ensamblan a sí mismos- en la configuración deseada
sin que sobre nada, sin desechos. Así que la construcción de abajo
hacia arriba ofrece la posibilidad de una producción sin desechos.

Ahora se están usando las técnicas de construcción de abajo hacia
arriba para fabricar las superficies de algunos discos de computadora,
y para hacer "quántums puntuales" para marcar e identificar genes
particulares u otras moléculas, mejorando los tintes tradicionales. En
principio, la construcción de abajo hacia arriba podría ensamblar
estructuras más complicadas, incluyendo quizás robots a nanoescala,
o "nanobots".

Los nanobots se encuentran en el futuro (o estrictamente en la ciencia
ficción, dependiendo de lo que crea usted), pero las partículas de
carbono a nanoescala tales como los nanotubos o "buckyballs", llamados
así por Buckminster Fuller, ya han penetrado los productos comerciales.

Según el Etc Group, el cual sigue cuidadosamente los desarrollos de la
nanotecnología, se calcula que ahora unas 140 compañías están
produciendo nanopartículas en polvos, esprays y revestimientos que
están siendo usados en una variedad de productos, incluyendo cremas
para el sol, partes de automóviles, raquetas de tenis, anteojos a
prueba de rayas, telas a prueba de manchas, ventanas autolimpiantes y
más [8, pág. 2]. Mitsubishi Chemical en Japón ya ha comenzado la
construcción de una planta para producir nanotubos al ritmo de 120
toneladas por año, y planea aumentar la producción a 1500 toneladas por
año para 2007 [9].

La fabricación y el uso de nanopartículas no están regulados en los
EE.UU. y en otras partes. Además, la industria no ha desarrollado
protocolos estándar para manipular las nanopartículas de manera segura
durante su fabricación, uso o desecho. Los efectos de las
nanopartículas sobre el ambiente y la salud humana no han sido
evaluados y son desconocidos.

La edición del 11 de abril de 2003 de la revista Science reportó sobre
los primeros experimentos con nanopartículas. Cuando se expuso ratones
a nanotubos (los cuales tienen un diámetro de unos 10 nanómetros), los
nanotubos se alojaron en los alvéolos, las porciones más profundas de
los pulmones de los ratones y provocaron la formación de
granulomas, "una señal significativa de toxicidad", según el
investigador que llevó a cabo el experimento, Chiu-Wing Lam del Centro
Johnson de Aviación Espacial de la NASA en Houston [10].

Los nanotubos de carbono no fueron los únicos nanomateriales en dar
señales de alarma. El toxicólogo Gunter Oberdorster de la Escuela de
Medicina de la Universidad de Rochester expuso ratas a partículas de
politetrafluoroetileno, o PTFE, de 20 nanómetros y todas las ratas
murieron dentro de 4 horas, según Science. Las ratas expuestas a
partículas de PTFE de 130 nanómetros no mostraron efectos. Oberdorster
notó que los macrófagos de las ratas, que normalmente limpian los
pulmones, tenían problemas para eliminar las partículas de 20
nanómetros [10]. Nosotros exploraremos este tema en mayor detalle más
adelante en esta serie.

Los nanotecnólogos no tienen dudas de que las nanomáquinas están en
nuestro futuro. Sólo sigue en duda su verdadera naturaleza. Por lo
menos una nanomáquina experimental ya se ha construido. Propulsada por
la energía de la adenosina trifosfato (la fuente de energía en las
células humanas) y con sólo 11 nanómetros de altura, este nanomotor
puede hacer girar una barra metálica (de 750 nanómetros de largo y 150
nanómetros de grosor) a 8 r.p.m. [6, pág. 47]. Con la reciente adición
de un interruptor químico, el nanomotor puede ser encendido y apagado a
voluntad [11]. Una máquina como ésa no tiene ninguna utilidad hoy en
día, excepto para demostrar las posibilidades y alimentar los sueños.

Desde 1990 ha habido una gran controversia respecto al futuro de las
nanomáquinas, cuando K. Eric Drexler publicó Engines of Creation
("Motores de la creación"), en donde visualizaba un artefacto del hogar
parecido a un horno de microondas que usaba la construcción de abajo
hacia arriba para fabricar cualquier cosa que usted pudiera desear -un
chip de computadora, un reloj Rolex o una zanahoria. La clave del sueño
futurista de Drexler es lo que él llama un "ensamblador" que funciona
bajo el control de un programa de computadora -un nanobot programado
para ensamblar átomos y fabricar cualquier cosa que usted se pueda
imaginar, incluyendo copias de sí mismo [12, pág. 75].

Hoy en día, más de una década después de comenzar el debate sobre los
nanobots, Drexler aparta las críticas desdeñosas por laureados con el
premio Nobel y mantiene su fe en el futuro de los nanobots
ensambladores. Escribiendo en Scientific American en septiembre de
2001, dijo:

"Inspirados por la biología molecular, los estudios de las
nanotecnologías avanzadas se han concentrado en la construcción de
abajo hacia arriba, en la cual las máquinas moleculares ensamblan
bloques de construcción moleculares para formar productos, incluyendo
nuevas máquinas moleculares. La biología nos muestra que los sistemas
de máquinas moleculares y sus productos pueden producirse de manera
barata y en grandes cantidades" [12, pág. 74].

Eventualmente, dice Drexler, estas máquinas baratas y abundantes
mejorarán y extenderán la vida para todos:

"Se visualizan nanobots médicos que podrían destruir virus y células
cancerígenas, reparar estructuras dañadas, remover desechos acumulados
del cerebro y llevar de nuevo al cuerpo a un estado de salud juvenil"
[12, pág. 74].

Además, dice Drexler, los nanobots programables también podrían
conservar el medio ambiente natural:

"Cuando un proceso de producción mantiene el control de cada átomo, no
hay razón para verter residuos tóxicos en el aire o el agua. La
producción mejorada también podría reducir el costo de las celdas
solares y los sistemas de almacenamiento de energía, reduciendo la
demanda de carbón y petróleo, reduciendo aún más la contaminación.
Tales avances aumentan la esperanza de que aquellos que viven en el
mundo en desarrollo serán capaces de lograr los niveles de vida del
primer mundo sin causar un desastre ambiental" [12, pág. 74].

La Fundación Nacional de la Ciencia comparte la mayor parte de la
visión utópica de Drexler. El Dr. Mihail Roco -arquitecto en jefe de la
NNI- dice que la nanotecnología nos traerá un "nuevo renacimiento en
nuestra comprensión de la naturaleza, un medio para mejorar el
desempeño humano, y una nueva revolución industrial en las décadas
venideras".

La NSF piensa que la nanorevolución no está lejos. Roco predice que "la
nanotecnología transformará fundamentalmente la ciencia, la tecnología
y la sociedad. En 10 a 20 años, una proporción significativa de la
producción industrial, las prácticas sanitarias y el manejo ambiental
cambiará debido a la nueva tecnología" [13, pág. 19].

Roco dice que la nanotecnología nos dará "la fabricación altamente
eficiente de todos los objetos hechos por el ser humano", llevando
al "desarrollo sostenible a largo plazo". En la medicina, dice, la
nanotecnología "revolucionará el diagnóstico y la terapéutica". En
efecto, Roco visualiza una sociedad global completamente transformada
por la nanotecnología: "El efecto de la nanotecnología sobre la salud,
la riqueza y el nivel de vida para las personas en este siglo podría
ser por lo menos tan significativo como la suma de las influencias de
la microelectrónica, las imágenes médicas, la ingeniería ayudada por
computadora, y los polímeros [plásticos] hechos por el hombre,
desarrollados en el último siglo [13, pág. 2].

En lo que difieren la NSF y Drexler es respecto al lado oscuro de la
nanotecnología. Donde la NSF visualiza la nanotecnología creando unos
pocos problemas que son relativamente menores y completamente
manejables, Drexler ve la posibilidad de un desastre global.

Drexler advirtió en 1990 que el lado oscuro de las nanomáquinas pudiera
incluir un ensamblador autoreplicador que pierda el control (por
accidente o por un diseño malevolente) y comience a replicarse a sí
mismo incesantemente, llenando el planeta de "porquería gris", una
visión que ha venido a simbolizar los peligros de la nanotecnología.

La Fundación Nacional de la Ciencia no niega categóricamente la
posibilidad de los ensambladores autoreplicadores, diciendo sólo
que "tendría que superarse un número de obstáculos técnicos muy serios
antes de que sea posible crear máquinas a nanoescala que puedan
reproducirse a sí mismas en el medio ambiente natural. Algunos de estos
desafíos parecen ser infranqueables con respecto a los principios de la
química y la física, y puede ser técnicamente imposible crear robots
mecánicos a nanoescala que se autoreproduzcan de la clase que algunos
visionarios han imaginado [13, pág. 11].

A pesar de su pesadilla de porquería gris, Drexler sigue siendo un
proponente de la nanotecnología ávido y optimista. Drexler sostiene que
el problema de la porquería gris puede evitarse con seres humanos
concienzudos. Su Foresight Institute incluso ha publicado una serie
de "reglas de seguridad" para minimizar los abusos de la nanotecnología
(www.foresight.org). Aun así, Drexler escribió en Scientific American
en 2001: "El desafío de prevenir el abuso -la explotación de esta
tecnología por gobiernos agresivos, grupos terroristas o hasta
individuos para sus propios propósitos- todavía es grande [12, pág. 75].

[Continuará.]

[1] Mihail C. Roco y William Sims Bainbridge, editores, Converging
Technologies for Improving Human Performance (Washington, D.C.:
National Science Foundation, June, 2002).
http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=208 .

[2] "The Little BANG Theory", ETC Group Communique #78 (March/April
2003). Disponible en la web en
http://www.etcgroup.org/documents/comBANG2003.pdf . Y ver The Etc
Group, The Big Down (Winnipeg, Manitoba, Canada, January 2003).
Disponible en http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=210 . El Etc
Group es la principal fuente de información sobre la nanotecnología
para las organizaciones no gubernamentales. Ver http://www.etcgroup.org
y asegúrese de leer su publicación llamada Communique en
http://www.etcgroup.org/search.asp?type=communique . Para tener una
idea de la mentalidad de "fiebre del oro" que tiene la industria de la
nanotecnología hoy en día, vea diariamente http://nanotech-now.com/ .

[3] Alexander Huw Arnall, Future Technologies, Today's Choices (London,
England: Greenpeace Environmental Trust, July 2003). Disponible en la
web en http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=207 .

[4] Michael Roukes, "Plenty of Room Indeed", Scientific American Vol.
285, No. 3 (September 2001), págs. 48-57.

[5] Gary Stix, "Little Big Science", Scientific American Vol. 285, No.
3 (September 2001), págs. 32-37.

[6] George M. Whitesides y J. Christopher Love, "The Art of Building
Small", Scientific American Vol. 285, No. 3 (September 2001), págs. 39-
47.

[7] Lea Winerman, "How to Grab an Atom", Physical Review Focus May 2,
2003, disponible en http://focus.aps.org/story/v11/st19 , reportando
sobre Noriaki Oyabu, Oscar Custance, Insook Yi, Yasuhiro Sugawara, y
Seizo Morita, "Mechanical vertical manipulation of selected single
atoms by soft nanoindentation using a near contact atomic force
microscope", Physical Review Letters Vol. 90, No. 176102 (May 2, 2003),
de lo cual hay un resumen disponible en
http://ojps.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id
=PRLTAO000090000017176102000001&idtype=cvips&gifs=Yes .

[8] "Green Goo: Nanobiotechnology Comes Alive!" Etc Group Communique
#77 (Jan./Feb. 2003), pág. 2. Disponible en
http://www.etcgroup.org/documents/comm_greengoo77.pdf .

[9] Jayne Fried, "Japan Sees Nanotech as Key to rebuilding Its
Economy", Small Times Jan. 7, 2002, págs. desconocidas. Disponible en
http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=217 .

[10] Robert F. Service, "Nanomaterials Show Signs of Toxicity" Science
Vol. 300 (April 11, 2003), pág. 243. Disponible en
http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=224 .

[11] Philip Ball, "Molecular Wheel Gets a Brake", Nature News Service
Oct. 30, 2002, reportando sobre Haiqing Liu y otros, "Control of a
biomolecular motor-powered nanodevice with an engineered chemical
switch", Nature Materials Vol. 1 (2002), págs. 173-177.

[12] K. Eric Drexler, "Machine-Phase Nanotechnology", Scientific
American Vol. 285, No. 3 (September 2001), págs. 74-75.

[13] Mihail C. Roco y William Sims Bainbridge, Societal Implications of
Nanoscience and Nanotechnology (Washington, D.C.: National Science
Foundation, March 2001). Disponible en
http://rachel.org/library/getfile.cfm?ID=217 .