El lado obscuro: las armas químicas
Margarita I. Bernal Uruchurtu
Centro de Investigaciones Químicas, UAEM
Miembro de la Academia de Ciencias de Morelos
Las noticias internacionales nos trajeron al inicio del mes de abril la información sobre el ataque ocurrido en una pequeña población en Siria, Khan Sheikhoun en la que, consecuencia de un ataque, presumiblemente hecho con armas químicas murieron al menos 100 personas. En pleno S XXI estas tragedias continúan a pesar de que hay tratados internacionales y organizaciones dedicadas a eliminar las reservas de este tipo de armamento; evitar la proliferación de nuevos dispositivos y verificar los posibles incidentes en los que se tenga sospecha del uso de armas químicas. Al igual que muchos de ustedes las imágenes del ataque del mes pasado me resultaron muy inquietantes. Como científica, como química y como persona me resulta absolutamente incomprensible el uso de este tipo de armas. Sin duda alguna, en los conflictos de guerra ocurridos a lo largo de la historia los países participantes han buscado emplear todo tipo de conocimiento para tener alguna ventaja sobre sus enemigos. ¿Por qué las armas químicas? ¿Desde cuándo? ¿Hasta cuándo?
Las armas químicas de ayer
La definición de armas químicas hecha por la Organización para la Prohibición de las Armas Químicas (OPCW por sus siglas en inglés) señala que: “los compuestos químicos tóxicos contenidos en un sistema de envío como una bomba o un cartucho de arma de fuego constituye un arma química”. Notemos que este tipo de armas es muy diferente al uso de flechas con puntas envenenadas con tóxicos de origen natural, utilizadas por los pueblos indígenas de prácticamente todo el mundo, esas flechas sólo pueden dañar a un individuo, el que recibe el flechazo, mientras que las otras causan daños sin distinción de quién pueda ser la víctima.
El uso de las armas químicas ha ocurrido muchas veces en la historia. Los militares de Atenas envenenaban con hierbas venenosas el agua que utilizaban las ciudades sitiadas y en las guerras del Peloponeso (479 AC) el humo que se produce al quemar el azufre sirvió para vencer al pueblo de Platea. Este humo es un óxido de azufre, SO2, cuyo olor puedes reconocer como algo picante que se produce al encender cohetes y fuegos artificiales. Desde hace más de 27 siglos los ejércitos han buscado causar daño al enemigo sin que este pueda defenderse oportuna o efectivamente. Y es que no es posible defenderse de un ataque con un gas. Por lo general, cuando se detecta la molestia de su olor (si lo tiene) ya se ha respirado una dosis suficiente para causar daños severos al organismo. La velocidad a la que viajan las moléculas de un gas depende de su masa y la temperatura del ambiente. Mientras más ligera sea la molécula y más alta sea la temperatura, más rápido viajará. Por ejemplo, la molécula más ligera que existe, la del hidrógeno H2, viaja a una velocidad de 1934 metros por segundo a temperatura ambiente, ¡casi 7000 km/h! Las moléculas tóxicas que han sido usadas desde el S. XX son mucho más pesadas que el H2, viajan más lento. Por ello el impacto de la explosión es un factor importante ya que eleva su temperatura de forma que, si son líquidos se vaporizan y dispersan en todas direcciones. De hecho, uno de los ataques químicos ocurridos durante la primera guerra mundial fracasó rotundamente cuando las temperaturas del invierno ruso provocaron que 18,000 bombas llenas de bromuro de metilbencilo lanzadas por el ejército alemán se congelaran y no se produjo el gas irritante o lacrimógeno que contenían.
La primera guerra mundial marcó el inicio del uso de armas químicas para lo cual los ejércitos de Alemania, Francia e Inglaterra reclutaron a científicos e ingenieros que auxiliaran en la preparación segura de los dispositivos para contener las substancias tóxicas. El primer ataque a gran escala hecho con armas químicas ocurrió en 1915 en Bélgica donde 170 toneladas de cloro gaseoso, Cl2, se distribuyeron en 5730 cilindros que el ejército alemán enterró a lo largo de casi 6.5 km del frente de batalla. La explosión de estos cilindros resultó en la muerte de más de 1100 personas y daños mayores en 7000 más. (El Cl2, treinta y cinco veces más pesado que el H2 viaja, a temperatura ambiente, a unos 2300 km/h, muy rápido como para huir de éste) Ese mismo año, otro agente químico se utilizó por primera vez, el fosgeno un compuesto de fórmula COCl2. A diferencia del cloro, que al reaccionar con el agua en el tejido húmedo de los pulmones produce ácido clorhídrico que destruye los tejidos y lleva a la muerte rápidamente, el fosgeno tiene un efecto retardado, los síntomas graves se presentan hasta 48 horas después de respirarlo: tos, dificultad para respirar y asfixia que provoca la muerte. Poco antes del final de esa guerra se inició el uso del gas mostaza, un compuesto con fórmula C4H8Cl2S que a temperatura ambiente es un líquido sin olor ni color. Su nombre proviene de una síntesis en la que no se obtuvo con gran pureza y su olor era picante e irritante. El daño no se manifiesta inmediatamente, por lo general después de dos horas aparece como irritación y formación de ampollas en piel, mucosas, sistema respiratorio y digestivo, en climas calientes y húmedos las lesiones son mucho más severas y dolorosas. Los historiadores de este periodo coinciden que las armas químicas no tuvieron ningún efecto decisivo en los resultados de la guerra. Es claro que países que hicieron una gran inversión en su síntesis y almacenamiento no alcanzaron una sola victoria gracias a ellas. Pero en la mente y la imaginación de sus enemigos, el temor a un ataque de éste tipo fue muy grande.
El científico alemán que se identifica históricamente como el principal (o único) impulsor de este tipo de armas es Fritz Haber quien militarizó los laboratorios químicos, preparó grupos capacitados para manipular estas substancias y fue testigo presencial de su uso. El alegó hasta su muerte en 1934 que le parecía una forma de muerte más humana que la artillería moderna. Su apreciación quizá no estaba muy equivocada, las bajas causadas por dispositivos explosivos, balas y esquirlas metálicas, causó mucho mayor daño y mutiló a miles de soldados. El genio de Haber como químico, no sólo sirvió para la síntesis de agentes tóxicos y/o venenosos, de su talento escribí hace algunas semanas al describir la forma en la que facilitó la producción de fertilizantes para la agricultura. (ver http://www.acmor.org.mx/?q=content/la-qu%C3%ADmica-al-rev%C3%A9s-invirtiendo-en-…)
Al concluir la guerra, pocos países querían participar en una carrera armamentista con agentes químicos. Habían sido testigos del horror y no creían conveniente buscar agentes más letales. Sin embargo, como una supuesta medida de defensa ante la posibilidad de un ataque químico por parte de otro país, Inglaterra, Estados Unidos, Francia e Italia comenzaron a acumularlos. En 1925, la Liga de las Naciones (antecesor de la ONU) adoptó el Protocolo de Ginebra en el cual se prohíbe la utilización de las armas químicas, pero no así su acumulación. No fue fácil convencer a los países a firmar el acuerdo ya que estaban dispuestos a contestar un ataque químico con otro igual o peor. Durante la segunda guerra mundial las armas químicas no se usaron en Europa pero la proliferación de ellas fueron y siguen siendo un problema grave: prisioneros en campos de concentración que fueron obligados a trabajar en la preparación de estos compuestos sin la protección necesaria; residuos tóxicos y zonas que han sido evacuadas por la contaminación y, por supuesto robos y extracción ilegal de materiales y su distribución en el mercado negro.
Los agentes neurotóxicos, las armas modernas
La gran mayoría de los compuestos tóxicos empleados en este tipo de armamento son moléculas que no fueron diseñadas con ese propósito específico. El conocimiento de las propiedades irritantes de muchos compuestos se explotó al emplearlos en grandes dosis. También sucedió que la búsqueda de compuestos nuevos, que pudiesen emplearse para fines totalmente distintos, resultó en compuestos con peligrosas propiedades. Tal es el caso del tabun, un compuesto sintetizado en Alemania por un grupo interesado en buscar nuevos insecticidas. El laboratorio de G. Schrader, se contaminó levemente con el nuevo compuesto y todos tuvieron síntomas de intoxicación, por lo que hubo que reportar la síntesis del (CH3)2N-P(=O)(-CN)(-OC2H5) al gobierno alemán, la ley los obligaba a revelar la información sobre cualquier compuesto tóxico. De hecho este es altamente tóxico y es capaz de conducir a la muerte apenas 15 minutos después de su inhalación. La preparación del tabun abrió la puerta al descubrimiento de muchos compuestos similares entre los que destacan el sarin y el soman. Todos estos contienen en su estructura un átomo de fósforo unido con un doble enlace a uno de oxígeno. Más o menos en la misma época, otro laboratorio en Estados Unidos sacó al mercado un insecticida contra polillas con una fórmula similar. Al saber de su toxicidad, se retiró del mercado. La investigación en esta área llevó a encontrar que si el oxígeno se substituye por un azufre, los compuestos son menos tóxicos y se usan como insecticidas.
El efecto de los agentes neurotóxicos es interferir con el sistema nervioso, en un inicio los síntomas son a nivel de congestión nasal y salivación para progresar hacia pupilas muy pequeñas y dolor en el ojo al intentar fijar la mirada. Además de su daño por inhalación, estos agentes químicos pueden ser absorbidos por la piel. Ante una exposición más dramática, el daño se manifiesta en el sistema respiratorio, dificultad al respirar y tos además de una salivación abundante y espasmos musculares intensos que además de dolorosos pueden conducir a la pérdida de conciencia. Todos estos síntomas están ligados al hecho de que el tóxico se una a una enzima abundante en el plasma sanguíneo, los glóbulos rojos y en las terminaciones nerviosas de ciertos tejidos, la colinesterasa. Al hacerlo, la enzima no puede transformar la molécula de acetilcolina, uno de los neurotransmisores involucrados en la contracción muscular que al acumularse conduce a los espasmos musculares. La unión entre el compuesto organofosforado y la enzima es permanente a menos que se administre, antes de que el daño sea irreversible, atropina que actúa como antídoto.
La química asociada al fósforo en estos compuestos es la clave para destruirlos y para identificar su presencia. Al disolverlos en agua los agentes neurotóxicos se descomponen lentamente generando como resultado un ácido fosfórico que no es tóxico, la reacción se puede acelerar si se aumenta la temperatura. Este principio se utiliza para eliminar la contaminación por estos compuestos. El hecho de que fueran poco estables en medios húmedos llevó a investigar si se podían hacer compuestos más estables y con propiedades similares. Así, se obtuvieron compuestos mucho más peligrosos, tóxicos y perdurables en el ambiente un tiempo más prolongado.
Al acercarse la derrota del ejército alemán el problema era evitar a toda costa que el ejército soviético se apoderara de las reservas de tabun y sarin acumuladas. Todos los intentos hechos por los alemanes, no pudieron evitar que los soviéticos se apoderaran de información y tecnología suficiente para elaborar una nueva serie de estas armas nuevas, desencadenándose así una carrera armamentista que por décadas fue paralela a la de las armas nucleares. Lo más terrible de ello es que al concluir el periodo conocido como la Guerra Fría han ocurrido varios incidentes graves la enorme mayoría de quienes han muerto a causa de ellos no han sido parte de ningún ejército sino civiles: prisioneros obligados a prepararlos, minorías raciales, antagonistas políticos de algún gobierno, por citar algunos.
Todo es un veneno, nada es un veneno…
…sólo la dosis hace el veneno. La frase que se atribuye a Paracelso, un médico del S XV, hace énfasis en que una molécula, por sí misma, no constituye un agente tóxico, es la cantidad de ésta que un individuo recibe de manera simultánea lo que puede generar problemas que conduzcan a la muerte. Cualquier compuesto químico puede ser tóxico si se ingiere, se respira o se absorbe mucho de éste. Para determinar cuál es el efecto sobre la salud que un compuesto puede tener se realizan ensayos biológicos en los que se miden las consecuencias causadas por diferentes dosis administradas a animales de laboratorio. En pequeñas dosis, es probable que no haya síntomas notables o quizá hasta algún beneficio y a dosis muy altas es de esperarse que todos los organismos mueran. En un bio-ensayo típico se le administran dosis de un compuesto a un conjunto de animales y se observan las secuelas. Algunos de estos animales, típicamente ratas, reciben dosis muy altas y a otros, dosis que van de bajas a moderadas. La exposición al compuesto se mantiene diariamente durante 14 días a fin de dar tiempo al organismo a reaccionar. Al final de este periodo se cuentan los organismos que han muerto y los efectos sobre la salud de los sobrevivientes. Si el ensayo estuvo bien diseñado, es probable que exista todo un espectro: las que no se ven afectadas, las que tienen síntomas y las que murieron. El resultado de este ensayo se conoce como el LD50, la dosis letal que provoca la muerte de la mitad de la muestra de los organismos en los que se hizo la prueba. En la literatura química y farmacéutica se encuentran compendios con esta información. Por ejemplo, la LD50 para la sal común es de 7060 mg/kg y la de la aspirina de 200 mg/kg. Ambos son compuestos químicos que se consumen con frecuencia pero, no resulta fácil imaginar una intoxicación por sal común ya que esto significaría que una persona con un peso de 50 kg debería ingerir 617.85 g de sal. Difícilmente una persona consumiría esa cantidad, pero a la misma persona le bastarían 50 g de aspirina para tener problemas graves de salud que quizá lo lleven a la muerte. Vemos que mientras más pequeño es el valor de LD50 más tóxico es el compuesto, se requiere una menor cantidad de él para ser tóxico. Para las substancias gaseosas este valor se adecua para señalar la concentración de la substancia en el aire y el tiempo de exposición al aire que lo contiene, LCt50.
Uno de los efectos más preocupantes del estudio, síntesis y almacenamiento de armas químicas es el hecho de que las toxicidades de los agentes utilizados ha ido constantemente en aumento, mientras que la toxicidad del cloro es elevada al inhalarlo, LCt50 849 mg min /m3, los agentes neurotóxicos lo son mucho más. Las LCt50 del tabun, sarin y soman son respectivamente: 70, 35 y 30 mg min/kg.
En las noticias del último año fue conocido el hecho de que el medio hermano del presidente de Corea del Norte fue asesinado, se cree con un agente neurotóxico conocido como VX. Este pertenece a una familia de compuestos, parecidos al sarín, pero aún más peligrosos, su LD50 es de apenas 15 mg min /kg y la principal diferencia es la incorporación de un átomo de azufre en su estructura.
No podemos descartar la posibilidad de que se descubran compuestos aún más tóxicos pero si debemos impulsar todas las medidas que conduzcan a evitar su uso con fines bélicos. Esta es una tarea que recae naturalmente en organizaciones internacionales y comisiones científicas conformadas por especialistas de muchas disciplinas, no solo químicos. Por otra parte, la comprensión de los mecanismos de acción de substancias tóxicos ha conducido al descubrimiento de agentes terapéuticos importantes que, una vez que su interacción con los procesos bioquímicos naturales es determinada y que se establecen los límites seguros para su uso se transforman en innovación farmacológica y con ello es posible mejorar la calidad de vida de algunas personas.
