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La vida es agua eléctrica: La coherencia cuántica del agua líquido cristalina y el Campo Vital.

Segunda parte de la conferencia La vida es agua eléctrica, de Mae-Wan Ho. Para leer la primera parte: El campo vital electrodinámico y el cuerpo eléctrico.

Una versión con referencias completas e ilustradas de este artículo se puede encontrar en la página web de ISIS solo para miembros y está disponible para su descarga aquí. La presentación powerpoint para las dos partes de esta conferencia también se encuentra disponible para su descarga aquí.

El organismo es un cristal líquido uniaxial

La tentadora evidencia de un campo electrodinámico coherente involucrado en la formación de patrones en nuestros experimentos [1] (Electrodynamic Activities and Their Role in Organisation of Body Pattern, ISIS publicación científica) sugiere que deberíamos ser capaces de ver alguna señal de coherencia, en concreto una birrefringencia indicativa de alineación ordenada de moléculas cristalinas líquidas en el embrión temprano.

La birrefringencia es una propiedad óptica de un cristal o cristal líquido con átomos o moléculas alineadas por la polaridad eléctrica, de modo que la luz blanca polarizada (que consta de muchas longitudes de onda de vibración en un solo sentido) se divide en dos rayos perpendicularmente orientados, uno viajando más lento que el otro. Cuando los dos rayos se recombinan con un segundo polarizador (analizador), las longitudes de onda que componen la luz interfieren constructiva o destructivamente, y así es como los colores del arco iris se generan. Con el fin de amplificar la birrefringencia, es habitual añadir una placa de onda completa – la longitud de onda de la luz verde – al sistema, dando el fondo característico color rosa (Figura 1).

Figura 1. Microscopio de Luz Polarizada (izquierda) y birrefringencia (derecha)

Yo había estado trabajando con Drosophila durante más de 15 años, y sin embargo no estaba preparada para lo que enfrenté cuando me asomé por el microscopio polarizante. Una pequeña larva fue saliendo de su huevo, llevando un arco iris en el interior. Incluso la larva completamente desarrollada fue coherente  más allá de nuestros sueños. Eso es lo que nos estaba diciendo el arco iris bailando en el interior de su cuerpo, sólo que tardó un poco en darse cuenta de eso. Esa visión sublime fue la inspiración inmediata para escribir el libro [2] El arco iris y el gusano, la física de los organismos (ISIS publicación).

Debido a que el experto encargado del microscopio de polarización no estaba, mi colega Michael Lawrence y yo topamos con un nuevo escenario que fue especialmente bueno para la visualización de cristales líquidos biológicos. En lugar de colocar las direcciones de vibración de la placa de onda completa a 45 ° de los polarizadores, la colocamos en un pequeño ángulo de 7,5 ° [3-5] (Figura 2). Los colores del arco iris brillante nos dicen que todas las moléculas líquidas cristalinas en las células y tejidos del cuerpo están alineadas, y lo más importante, moviendose coherentemente. Cuando la luz vibra mucho más rápido de lo que las moléculas pueden moverse, la alineación ordenada de las moléculas sigue siendo evidente al paso de la luz. De hecho, las partes más activas son las más brillantes, lo que indica que los movimientos moleculares son los más coherentes.

Figura 2. La nueva configuración tropezó en el lugar que resulta ser especialmente bueno para los cristales líquidos biológicos.

No sólo eso, el organismo entero está polarizado eléctricamente desde la cabeza hasta la cola, comportándose ópticamente como un solo cristal uniaxial, como el cuarzo. Este es el desconocido campo vital. No es sólo que las macromoléculas están polarizadas, sino que es el agua que constituye del 70 al 90% del peso de las células y tejidos la que está polarizada junto con todas las macromoléculas, como nuestro análisis detallado mostró [6]. De hecho, es el agua la que hace que todas las macromoléculas del cristal líquido  sean alineadas a lo largo de las abundantes superficies de las membranas, porque el agua vital es en sí cristal líquido [2].

El cristal líquido de agua es la vida

El agua cristalina líquida suaviza las macromoléculas, haciéndolas flexibles, lo que les permite actuar como máquinas cuánticas moleculares que transfieren y transforman la energía con una eficiencia cercana al 100%. Si los organismos trabajasen con la misma eficiencia que las máquinas electrónicas como, digamos, nuestros ordenadores portátiles, ya muy mejorados (tanto en sensibilidad como en eficacia) y por encima de las máquinas comunes, como el automóvil, la cantidad de calor que generasen podría quemarles antes de que pudiera decir “Christopher Robin”. Las transacciones de energía en las células y en los tejidos vivos son mucho más densas que las de un ordenador portátil (alrededor de un millón de millones de veces más densas), por lo que los organismos tienen que ser mucho más eficientes, es decir, tienen que acercarse al estado cuántico coherente de  entropía cero.

El arquetipo de máquina cuántica molecular es la enzima. Las enzimas aceleran las reacciones químicas en organismos a un factor de 1010 a 1023. Y no pueden hacerlo sin agua. El agua, da flexibilidad a las proteínas reduciendo la barrera de energía entre los reactivos y los productos y aumenta la probabilidad de efecto de túnel cuántico por una compresión transitoria de la barrera de energía.

El Gusano Arco iris [2] presenta la evidencia empírica y los argumentos teóricos de que el organismo es cuántico coherente, y de que el agua cristalina líquida interpreta el papel principal en la creación y en el mantenimiento de la coherencia de los organismos.

Pero la magnitud en que la vida y, probablemente, el universo y todo depende del agua todavía está en desarrollo. Me dicen los astrónomos que ahora piensan que el agua es la sustancia más abundante en el universo, y está presente en su nacimiento. En julio del 2011, dos grupos de astrónomos de Estados Unidos descubrieron el más grande y lejano reservorio de agua – el equivalente a 140 billones de veces el agua de los océanos de la Tierra – que rodea a un agujero negro masivo en un cuásar a más de 12 millones de años luz de distancia [ 7] (Figura 3). Me doy cuenta de que los cuásares (con sus agujeros negros masivos) y con su supuesta enorme distancia de nosotros basada ​​en la teoría convencional del Big Bang gravitacional es seriamente cuestionable, de acuerdo con la teoría alternativa del plasma eléctrico del universo [8], pero la presencia de agua no está en duda. ¿Podría ser que el universo también está alimentado por agua eléctrica?

Figura 3 ¿El agua en el nacimiento del universo?

Escribí una secuela del Gusano Arco iris dedicada al agua en los organismos vivos [9] Living Rainbow H2O (publicación ISIS). Este libro es mi propia síntesis de los hallazgos recientes en la física cuántica y en la química del agua que hablan de por qué es tan apta para la vida. Se trata del “significado, el medio y el mensaje” de la vida, el hermoso arco iris reflejado en el cielo. Sólo puedo dar una idea de lo que trata el libro, incluyendo algunas pruebas nuevas que han aparecido desde que el libro fue publicado.

El agua es rara y maravillosamente apta para la vida

La molécula de agua es un dipolo con cargas positivas y negativas separadas y asociadas con el oxígeno y a dos átomos de hidrógeno, respectivamente, por lo que puede participar en las interacciones dipolo con otras moléculas de agua o con otros dipolos. Sin embargo, parece que prefiere los enlaces de hidrógeno la mayoría del tiempo, donde se comparte el átomo de hidrógeno de una molécula entre dos átomos de oxígeno en las moléculas vecinas. La configuración preferida es un tetraedro en la que una molécula acepta dos átomos de hidrógeno y dona dos átomos de hidrógeno a las moléculas vecinas. Se estima que a temperaturas y presiones ordinarias, más del 90% de las moléculas de agua son enlaces de hidrógeno, aunque los enlaces de hidrógeno parpadean al azar en cuestión de pic0 (10-12) segundos.

El agua es conocida por una serie de propiedades anómalas (ver Cuadro 1), debido a su tendencia a formar enlaces de hidrógeno, y las mismas anomalías son consideradas por muchos como precisamente las cualidades que hacen del agua apta y esencial para la vida.

Recuadro 1

Principales anomalías de agua

  • Los vecinos del oxígeno vienen de gases con hidrógeno a temperaturas y presiones ordinarias, pero el agua hierve a 100 º C
  • Otros líquidos aumentan la densidad para convertirse en sólidos, pero el hielo es más ligero que el agua y flota sobre ella, por suerte para los peces y otros habitantes acuáticos
  • El agua líquida puede ser súperenfriada por debajo de 0 º C sin congelar, pero al calentar el líquido úperenfriado no se expande como otros líquidos, en cambio se contrae a una densidad máxima de aproximadamente 4 º C
  • La compresibilidad del agua atípicamente disminuye al aumentar la temperatura hasta alcanzar un mínimo de aproximadamente 46.5 º C
  • A temperaturas ordinarias por debajo de 35 º C, el aumento de presión resulta en una disminución de la viscosidad, de nuevo en contradicción con otros líquidos.

Deslocalización cuántica del enlace de hidrógeno

La clave de las notables propiedades del agua son la interconexión de sus moléculas de hidrógeno enlazado, que suele ser considerado como clásico y electrostático, pero muchas observaciones son incompatibles con esta imagen.

El ganador del premio Nobel de química Linus Pauling (1901-1994) fue el primero en sugerir en 1935 que el enlace de hidrógeno y el enlace covalente en el hielo puede cambiar de lugar en vista de la entropía residual (aleatoriedad) existente, incluso a temperaturas muy bajas [10] y, por tanto, el enlace de hidrógeno debe ser al menos parcialmente covalente.

En 1999, los investigadores de los Laboratorios Bell de Nueva Jersey en los Estados Unidos, la European Synchrotron Radiation Facility de Grenoble en Francia, y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá en Ottawa se unieron para estudiar el enlace de hidrógeno en el hielo Ih ordinario con dispersión inelástica de rayos X en la instalación de Grenoble [11]. Los haces de rayos X hacen rebotar los electrones, por lo que tanto la energía de los electrones como los rayos X son cambiados. El equipo investigó la intensidad de la dispersión como una función de la energía o impulso (perfil de Compton) en diferentes orientaciones de una losa de hielo cuidadosamente preparada. Encontraron que los resultados concordaban con las predicciones basadas en un modelo mecánico cuántico completo, mientras que las predicciones basadas en el modelo electrostático clásico no concordaba con los datos en absoluto.

No sólo los electrones de los enlaces de hidrógeno no se ajustaron al modelo electrostático clásico, también los protones eran mecánica cuántica.

Los investigadores del Instituto FOM de Física Atómica y Molecular de los Países Bajos utilizan pulsos ultrarrápidos de femto-segundos (10-15 s) de luz infrarroja para excitar y probar la vibración del enlace covalente O-H en el agua líquida [12]. Usando cálculos de la mecánica cuántica de las funciones de la de vibración de la onda , los investigadores fueron capaces de reproducir el espectro de absorción experimental.

El protón excitado se pueden encontrar simultáneamente – deslocalizado – en la distancia del enlace O-H de cualquiera de los dos átomos vecinos de oxígeno (que pertenecen a dos moléculas de agua diferentes). Esta deslocalización aumenta la probabilidad de transferencia de protones. La energía de excitación al estado deslocalizado es menos del 20% de la energía del enlace O-H. Estos resultados muestran que el agua líquida tiene propiedades cuánticas, y puede incluso ser coherencia cuántica.

El agua cuántica coherente hace la vida en la tierra

Distribución tridimensional de las moléculas de agua en fase sólida en la que cada molécula forma cuatro enlaces de hidrógeno, dos dadores y dos aceptores en una configuración tetraédrica. (http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/josefa.donoso/campus/modulos/modulo2/modulo2_7.htm)

La teoría cuántica estándar no predice la coherencia cuántica para el agua líquida, en gran parte debido a que ignora tanto las fluctuaciones cuánticas como la interacción entre la materia y el campo electromagnético, los cuales sólo se tienen en cuenta en la teoría cuántica de campos electrodinámicos. Pero la teoría cuántica convencional de campos electrodinámicos sólo se aplica a los gases.

Los físicos teóricos Giuliano Preparata (1942 – 2000), Emilio Del Giudice, y sus colegas de la Universidad de Milán, en Italia, extendieron la teoría cuántica electrodinámica convencional para la fase condensada de líquidos, mostrando que una interacción entre el campo electromagnético de vacío y el agua líquida inducen la formación de dominios grandes, estables y coherentes (CDs) de aproximadamente 100 nm de diámetro a tuna emperatura y presión ordinarias, y estos CDs podrían ser responsables de todas las propiedades especiales del agua, incluyendo la vida misma [13 a 16] (véase [17] Quantum Coherent Water and Life, SiS 51). En particular, la propensión a formar enlaces de hidrógeno tetraédricos es una consecuencia del estado excitado del agua en los dominios coherentes que no ocurre fuera de ellos..

El CD es una cavidad de resonancia producida por el campo electromagnético que termina atrapando el campo porque el fotón adquiere una masa imaginaria, por lo que la frecuencia del campo electromagnético CD se convierte en mucho más pequeña que la frecuencia del campo libre con la misma longitud de onda.

En condiciones ambientales, el agua es una mezcla aproximadamente equitativa de dominios coherentes rodeados de regiones incoherentes. Este cuadro, según Del Giudice y sus colegas, se refleja en las numerosas observaciones que apoyan un modelo de dos estados del agua líquida (ver [18] Two-States Water Explains All? SiS 32).

Lo realmente especial acerca del agua es que la oscilación coherente se produce entre el estado fundamental y un estado excitado a 12.06 eV, justo por debajo del umbral de ionización del agua a 12.60 eV. En el agua líquida, el CD de aproximadamente 100 nm de diámetro contiene millones de moléculas de agua, y por lo tanto algunos millones de electrones casi libres – que forman un plasma – que puede ser fácilmente donado a aceptores de electrones.

Yo dije que el agua es el medio de vida, ¿por qué? Porque es el agua la que alimenta la dínamo de la vida, el agua es la base del metabolismo de la energía que impulsa todos los procesos de la vida, la química y la electricidad de la vida.

La abundante vida de la Tierra, incluyéndote a ti y a mí, depende en el fondo de la fotosíntesis en las plantas verdes, las algas y las cianobacterias, que atrapa la energía de la luz solar por medio de la clorofila (el pigmento verde de los cloroplastos) para dividir el agua en hidrógeno, electrones y oxígeno ( ecuación 1), permitiendo a la vida el acceso a una fuente de energía enorme, y quizás lo más importante, liberando oxígeno para la evolución de los organismos que respiran aire como nosotros que llenan la tierra con millones de especies. (Los astrónomos ahora nos dicen que el agua es la sustancia más abundante en el universo, por lo que ¿podría haber una abundancia de seres extraterrestres similares a nosotros en el universo?)

H2O → 2 H + + 2 e-+ O           (1)

La ecuación (1) lo dice todo. El ion de hidrógeno (protones) y los electrones van a reducir (o solucionar) el dióxido de carbono en carbohidratos, y la biomasa de los organismos fotosintéticos, que sirve de alimento a los herbívoros, baja en la cadena de alimentación hasta incluir a la gran mayoría de los que respiran aire y que descomponen los hidratos de carbono con el oxígeno en las mitocondrias para obtener energía para el crecimiento y la reproducción, regenerando el dióxido de carbono y el agua. Con esto se completa la dínamo viviente de la fotosíntesis y la respiración, la rotonda mágica que convierte las sustancias inanimadas en organismos vivos.

Sin embargo, se necesita mucha energía para separar el agua, 12.6 eV, para ser precisos, y requiere de un fotón energético en la región suave de rayos X, lo que destruiría la vida, y no es lo que usan las plantas verdes y las cianobacterias. Ellos usan principalmente luz roja y en cierta medida azul en el espectro visible.

Hace más de 50 años, el ganador del Premio Nobel Albert Szent-Györgyi, el padre de la bioquímica sugirió [19] que la clave de la vida era el agua en las interfases. Propuso que el agua en las interfases tales como las membranas existentes en el estado excitado, requieren mucha menos energía para separar el agua que en el estado fundamental. Una señal de que el agua es excitada es que el voltaje debe aparecer en el límite entre el agua interfacial y el agua a granel, lo que en efecto se observó. Esta propiedad del agua permite la transferencia de energía que tiene lugar en los organismos vivos. La mayoría, si no toda el agua en los organismos vivos es agua interfacial, ya que casi nunca va más lejos de las superficies tales como membranas o macromoléculas de una fracción de un micrón.

Una demostración fehaciente de agua interfacial fue lograda por el equipo de investigación Gerald Pollack en la Universidad de Washington, EE.UU. (ver [20] Water Forms Massive Exclusion Zones, SiS 23). Usando un gel hidrófilo y una suspensión de microesferas visibles para el ojo, mostraron que el agua interfacial aparecía con unas formas de decenas de micras o incluso cientos de micras de espesor sobre la superficie del gel, lo que excluía a las microesferas, así como otros solutos tales como las proteínas y los colorantes, y por lo tanto fue referida como una “zona de exclusión” (EZ).

El agua EZ es aproximadamente 10 veces más viscosa que el agua a granel, la cual tiene un pico de absorción de luz a 270 nm, y emite fluorescencia. Estoy segura de que Gerry va a decirnos más acerca de este notable descubrimiento.

Del Giudice et al [15] sugieren que el agua EZ es, de hecho, un dominio coherente gigante estabilizado en la superficie del gel atractivo. Dentro de la célula, la EZ se forma en las superficies de las membranas y macromoléculas, como se prevé por Szent-Györgi. Dado que el agua coherente es agua excitada con un plasma de electrones casi libres, fácilmente puede transferir electrones a las moléculas en su superficie. La interfaz entre el agua interfacial plenamente coherente y el agua normal se convierte en una “pila redox”. De acuerdo con esta propuesta, el agua EZ actúa de hecho como una batería, como demostró el equipo de investigación de Pollack (ver [21] Liquid Crystalline Water at the Interface, SiS 38).

Las corrientes superconductoras eléctricas de la vida

La química básica de la vida es la reducción-oxidación o reacciones redox que transfieren electrones entre especies químicas, y el movimiento de los electrones no es nada sin una corriente eléctrica. Sin embargo, la electricidad del agua es especial, ya que también implica el movimiento de cargas positivas asociadas con protones ([22] Positive Electricity Zaps Through Water Chains, SiS 28). El agua conduce protones por un tipo especial de salto de conducción bajo una cadena de moléculas de agua unidas por puentes de hidrógeno. Un protón salta de un extremo de la cadena, y un segundo salta al otro, mientras que los electrones se desplazan en la otra dirección.

Hace algún tiempo, yo describí la primera observación directa de agua estructurada confinada en nanotubos de carbono de menos de 5 nm de diámetro que era completamente diferente de lo visto en el agua más común confinada en grandes nanotubos ([23] First Sighting of Structured Water, SiS 28). Por un lado, el agua confinada era mucho más ordenada y estructurada (Figura 4).

Figura 4 El agua estructurada confinada en nanotubos estrechos (derecha) en comparación con el agua ordinaria en nanotubos anchos (izquierda)

Más tarde, Gary Fullerton y colegas ofrecieron un modelo convincente de nanotubos líquidos cristalinos de agua entretejidos con las moléculas de triple hélice de colágeno en las fibras de colágeno [24] (véase [25] Collagen Water Structure Revealed, SiS 32) (Figura 5), lo que de nuevo me sugirió que tal estructura de agua en la matriz extracelular también podría ser superconductora.

Figura 5 Estructura del agua del colágeno revelada

Como se ha visto anteriormente, el protón está realmente en un estado cuántico deslocalizado, incluso en el agua a granel en condiciones ambientales. Esta deslocalización ha sido confirmada por el agua confinada en nanotubos (ver [26] Superconducting Quantum Coherent Water in Nanospace Confirmed). Los protones deslocalizados significa que el salto de conducción puede ser muy rápido de hecho.

La muy mejorada conducción protónica se ha observado ahora para el agua confinada en fibras de Nafion. El Nafion es un polímero sintético que se usa como una membrana de intercambio de protones. La conductividad de protones de fibras con diámetros de > 2 μm era similar a la película de Nafion (~ 0,1 S / cm). Sin embargo, cuando el diámetro de la fibra fue de <1 μm, la conductividad de protones aumentó bruscamente con la disminución del diámetro de la fibra y alcanzó 1,5 S / cm para la fibra de 400 nm de diámetro, por lo menos en un orden de magnitud más alto que la película de Nafion, o de silicio, un semi-conductor. La conductividad de la fibra también aumentó cien veces como la humedad relativa que se elevó de 50 al 90%, en comparación, la conductividad de la película aumentó sólo 10 veces [27].

Los canales de Nafion forman micelas inversas, con los grupos hidrófilos de cara a la cavidad y los grupos hidrófobos hacia afuera, y son más relevantes para la célula viva. Los intersticios entre las fibras del citoesqueleto y las membranas citoplasmáticas forman nanoespacios de micelas inversas y canales que alteran drásticamente las relaciones enzima / sustrato y la actividad enzimática en comparación con los modelos termodinámicos de fase en bruto que todavía dominan la biología celular convencional (véase el capítulo 18 de Living Rainbow H2O [5]). El modelo de micelas inversas puede ser aún más relevante para el medio extracelular de los animales multicelulares, el cual es atravesado por fibras de colágeno que consisten en fibrillas entretejidas con nanotubos de agua [24]. Estos canales de agua alineada con las fibras de colágeno son con toda probabilidad los correlatos anatómicos de los meridianos en la acupuntura de la medicina tradicional china, como yo y David Knight sugerimos por primera vez en 1998 [28] y la hipótesis esta todavía muy viva y no testada (la estoy actualizando en una lectura separada que ha de darse en una conferencia en Caltech a finales de enero del 2013 [29] Liquid Crystalline Superconducting Meridians, Lectura ISIS).

Las corrientes de protones y de electrones que cursan dentro de las células y a diferentes distancias extracelulares entregan mensajes físicos y químicos del estado redox, poniendo en marcha las reacciones químicas necesarias que restablecen el equilibrio energético local y global.

El lenguaje electromagnético de las células y las moléculas

Por último, ¿cómo hacen las células y las moléculas realmente para encontrarse el uno al otro? La sabiduría convencional dice que las hormonas y los receptores, las moléculas de reconocimiento célula-célula, y el principio de cierre con llave de las moleculas de alguna manera posibilita el choque al azar entre sí.

Actualmente, las moléculas se encuentran la una a la otra debido a los campos electromagnéticos, por la resonancia de frecuencias comunes [2]. Las moléculas que reaccionan entre sí se encuentran para compartir una frecuencia común, que es como se pueden atraer entre sí (ver [29] The Real Bioinformatics Revolution, SiS 33). Esto tiene aún más sentido en el contexto del agua cuántica coherente.

Del Giudice et al [15] sostienen que los CDs de agua pueden ser fácilmente excitados, y son capaces de capturar los campos electromagnéticos de alrededor para producir excitación coherente en las frecuencias de los campos externos. Esto a su vez permite que tenga lugar la transferencia selectiva energética coherente. Todas las moléculas tienen su propio espectro de frecuencias de vibración. Si el espectro de la molécula contiene una frecuencia igual a la del CD de agua, se sentirán atraídos al CD, y se convertiran en un participante invitado a la oscilación coherente del CD, depositándose en la superficie del CD. Además, la energía de excitación del CD estaría disponible para las moléculas huésped igual que la energía de activación en las reacciones químicas.

¿Es posible que las células en su conjunto también se comuniquen entre sí por medio de señales electromagnéticas y eléctricas? Este es un territorio completamente desconocido para la biología celular convencional. Y mirando más lejos, ¿podrían las estrellas y galaxias también estar comunicadas entre sí por medio de señales electromagnéticas?

Para concluir

La vida respira electrodinámica cuántica por cada poro, y el agua está en el centro de todo. Toda una nueva perspectiva se ha abierto gracias a todos los científicos dedicados a la investigación del agua y que han contribuido a esta visión: Emilio Del Giudice, Gerald Pollack, James Clegg, Ling Gilbert, Philippa Wiggins, Walter Hansen-Drost, Ise Norio, Chaplin Martin, Ludwig Edelmann , Gary Fullerton, Ivan Cameron, Mayer Frank, y muchos otros. Nuestras aventuras no han hecho más que empezar. Gracias a todos.

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Fuente: i-sis.org.uk

Imagen de cabecera: publimetro.com.mx

Traducido por JM para Disiciencia