Archibald Hill: El matemático que midió el músculo

Archibald Vivian Hill ganó un Premio Nobel por detectar el calor emitido por un músculo en contracción, cantidades tan pequeñas que tuvo que mejorar el termopar antes de poder distinguirlas. Ya había escrito, en su juventud, la ecuación que aún describe cómo el oxígeno se une a la hemoglobina. También dirigió una unidad de artillería en tiempo de guerra apodada los «Bandidos de Hill», formó parte del comité que produjo el radar y ayudó a rescatar a novecientos académicos de la Alemania nazi.

Bristol y Cambridge

Hill nació el 26 de septiembre de 1886 en Bristol, hijo de Jonathan Hill y Ada Priscilla Rumney. Se educó en la Blundell's School y asistió al Trinity College de Cambridge, donde estudió matemáticas y se graduó como tercero en el orden de mérito (wrangler), entre los mejores de su promoción en el examen más exigente de Gran Bretaña.

Luego cambió a la fisiología. Este paso lo definió: aportó a la biología la insistencia matemática de que un fenómeno no se comprende hasta que se expresa como una cantidad.

En 1913 se casó con Margaret Neville Keynes, hija del economista John Neville Keynes y hermana de John Maynard Keynes y del cirujano Geoffrey Keynes. Sus cuatro hijos se convirtieron en académicos: Polly Hill, economista; David Keynes Hill, fisiólogo; Janet Hill, psiquiatra infantil, y Maurice Hill, oceanógrafo.

Las ecuaciones

Las primeras contribuciones de Hill llegaron antes de que hubiera terminado su formación. En 1909, aún estudiante universitario, dedujo la relación ahora conocida como ecuación de Langmuir mientras estudiaba cómo la nicotina y el curare se unen en la unión neuromuscular. En 1910 formuló la ecuación de Hill, que describe cómo el oxígeno se une a la hemoglobina.

La ecuación de Hill sigue siendo estándar en bioquímica un siglo después. Su exponente —el coeficiente de Hill— mide la cooperatividad, el grado en que la unión en un sitio altera la afinidad de los demás, expresada como la desviación de la cinética de Michaelis-Menten. Es la herramienta habitual para describir cómo responde una molécula a una señal, y un joven la dedujo antes de tener una carrera.

Los bandidos de Hill

La Primera Guerra Mundial lo sacó del laboratorio. Hill sirvió como oficial de fusileros del Regimiento de Cambridgeshire y, a finales de 1915, se unió al Ministerio de Municiones. La artillería antiaérea en 1915 era en gran parte cuestión de conjeturas, principalmente porque nadie podía determinar con fiabilidad la altura de un avión. Hill ideó un método de dos espejos para medirla y reunió la Sección Experimental Antiaérea —el grupo que pasó a ser conocido como los «Bandidos de Hill»—, que produjo tablas de tiro precisas para los cañones antiaéreas. Fue nombrado oficial de la Orden del Imperio Británico (OBE) en 1918.

El calor en el músculo

En 1920, Hill asumió la cátedra de fisiología en la Universidad Victoria de Mánchester y se volcó en la cuestión que le valdría el Nobel: ¿qué ocurre, energéticamente, cuando se contrae un músculo?

Utilizando un equipo de termopares que él mismo había mejorado, realizó mediciones exactas del calor que libera un músculo. El resultado fue claro y decisivo. El calor se produce durante la contracción, lo que requiere una inversión de energía química; no se produce durante la relajación, que es pasiva. El músculo quedó así integrado en la contabilidad ordinaria de la termodinámica: una máquina que convierte la energía química en trabajo y calor, con un balance medible.

En 1922 introdujo dos conceptos que nunca han abandonado la fisiología del ejercicio: el consumo máximo de oxígeno y la deuda de oxígeno. Toda medida moderna de la capacidad atlética desciende de ellos. Su trabajo transcurrió en paralelo al de Otto Fritz Meyerhof sobre la química del mismo proceso, y en 1922 ambos compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, con una cita para Hill que rezaba «por su esclarecimiento de la producción de calor y trabajo mecánico en los músculos».

La fundación de una disciplina

Hill se convirtió en profesor del University College de Londres en 1923 y permaneció allí hasta su jubilación en 1951, año en que fundó un departamento de biofísica en dicha institución. Es considerado, junto con Hermann Helmholtz, uno de los fundadores de la biofísica: la insistencia en que los tejidos vivos obedecen las leyes físicas y pueden ser instrumentados en consecuencia.

Los honores se sucedieron de forma constante: miembro de la Royal Society en 1918, la Medalla Real en 1926, el Premio Actonian en 1928, miembro extranjero de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1934 y de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1938, Compañero de Honor en 1946 y la Medalla Copley en 1948.

El rescate

En 1933, al tomar Hitler el poder y comenzar las universidades alemanas a expulsar a los académicos judíos, Hill cofundó el Consejo de Asistencia Académica junto con William Beveridge y lord Rutherford. Al estallar la guerra, había salvado a 900 académicos de la persecución nazi; dieciocho de ellos llegaron a ganar premios Nobel. Su nieto Nicholas Humphrey recordó que la casa de Hill en Highgate acogía regularmente a dieciocho premios Nobel exiliados a la vez.

Hill guardaba en su laboratorio una estatuilla de juguete de Hitler, explicando que representaba su gratitud por los científicos que Alemania le había entregado. «La risa», dijo, «es el mejor detergente para las tonterías».

El Parlamento y una segunda guerra

Formó parte del comité de 1935 que desarrolló el radar, junto con Patrick Blackett y Henry Tizard. De 1940 a 1945 ocupó un escaño en la Cámara de los Comunes como diputado independiente por la Universidad de Cambridge. Destinado a la embajada británica en Washington en 1940, presionó a favor de la cooperación científica y persuadió a su propio gobierno para que compartiera su investigación con funcionarios de unos Estados Unidos todavía neutrales, exceptuando los trabajos sobre armas atómicas. También trabajó para liberar a los científicos refugiados que Gran Bretaña había internado como extranjeros enemigos.

Entre noviembre de 1943 y abril de 1944 recorrió la India inspeccionando su investigación científica; sus recomendaciones contribuyeron a dar forma a la creación de los Institutos Indios de Tecnología.

Últimos años

Hill presidió la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en 1952 y la Asociación de Biología Marina de 1955 a 1960. Se retiró a Cambridge en 1967 y fue perdiendo gradualmente el uso de las piernas. Murió allí el 3 de junio de 1977, a los noventa años, profundamente querido por más de un centenar de descendientes científicos en todo el mundo. English Heritage colocó una placa azul en su casa de Highgate el 9 de septiembre de 2015.

Por qué importa Hill

Hill hizo cuantitativa la fisiología. Mide la energía en el músculo con una precisión que nadie había alcanzado, legó a la bioquímica una ecuación todavía en uso diario y fundó un departamento y una disciplina para impulsar el método. Luego pasó el resto de su vida aplicando la misma seriedad a problemas fuera del laboratorio: el fuego antiaéreo, el radar, la alianza bélica y la vida de novecientos académicos que un gobierno quería destruir.