Respiramos más de 20.000 veces al día. Es un mecanismo inconsciente y automático, imprescindible para sobrevivir. Al inhalar, obtenemos el oxígeno que nuestro cuerpo necesita para funcionar, lo transformamos en CO2 y lo exhalamos. Sin embargo, junto al oxígeno, entran en nuestro organismo otras muchas moléculas como nitrógeno, bacterias o virus. Toda esta mezcla nos aporta una ingente cantidad de información sobre nuestro entorno, tanta que contamos con un sentido especializado para poder descifrarla: el olfato.
Gracias a él, somos capaces de identificar con los ojos cerrados a quien tenemos al lado, sortear un peligro inminente, o viajar de golpe a un verano de la infancia. Pero, ¿cómo funciona este gran detective alojado en nuestra nariz?
La química Elixabete Rezabal, experta en química física y profesora titular en la facultad de Química de la EHU, lo explicó durante el decimoquinto aniversario de Naukas Bilbao, en una charla dedicada a la química que se esconde tras este misterio.
La teoría clásica del olfato
La teoría clásica sostiene que al fondo de la nariz y cerca del cerebro tenemos una serie de proteínas receptoras que captan las moléculas procedentes del exterior. Si una de ellas encaja de la forma adecuada, se activa una señal que nuestro cerebro reconoce como un olor.
“Nos han contado que oler es como meter la llave correcta en la cerradura nasal: si la llave encaja, la cerradura se abre y la señal pasa al cerebro, y nosotros detectamos ese olor”, explicó Rezabal. Por esta teoría, que describe el funcionamiento del olfato, los investigadores Linda Buck y Richard Axel recibieron el Premio Nobel de Medicina en 2004.
Sin embargo, como subrayó la química, esta explicación no siempre funciona. ¿Qué ocurre, por ejemplo, con las moléculas que tienen casi la misma forma, pero huelen de manera radicalmente diferente? Pongamos el caso de una molécula formada por un grupo alcohol, compuesto por un oxígeno unido a un hidrógeno. Puede oler a hierba recién cortada. No obstante, si sustituimos ese oxígeno por un azufre, la geometría se mantiene, pero el olor se convierte en el de un huevo podrido. La forma, por tanto, no basta para explicar cómo procesamos los olores.
Para ofrecer una respuesta, Rezabal expuso la atrevida teoría del biofísico Luca Turin y su equipo de colaboradores del MIT, quienes en 1996 propusieron una teoría alternativa en la que planteaba que nuestra nariz no detecta la forma de las moléculas, sino sus vibraciones a nivel cuántico.
¿Y si lo que olemos son vibraciones?
Su hipótesis partía de la idea de que las moléculas no solo tienen una geometría, sino que no paran de moverse. A temperatura ambiente, vibran de manera constante, pero no de cualquier manera. Esto, en palabras de Rezabal, se debe a que “la energía vibracional está cuantizada, lo que quiere decir que sólo ciertos modos de vibración están permitidos, cada uno con su energía”.
El agua es un buen ejemplo. Se trata de una molécula simple que, debido a su geometría, tiene tres modos de vibración, “tres pasos de baile”, cada uno con una energía asociada. Si recibe la cantidad exacta de energía del entorno, puede vibrar de otra manera y subir al siguiente escalón. Y así hasta alcanzar el tercer nivel.
Por su parte, el agua deuterada -conocida como agua pesada- es idéntica en su forma al agua, con la salvedad de que los átomos de hidrógeno son sustituidos por deuterio, que incorpora un neutrón, además de un protón, en su núcleo. Esto hace que los átomos sean más pesados y que las energías necesarias para pasar de un modo de vibración a otro sean diferentes. En definitiva, la forma es la misma, en cambio, sus vibraciones no lo son.
En la mente de Turin, si el olfato se basa en las vibraciones, se debería poder distinguir el agua del agua pesada. Para comprobar su teoría, él y su equipo realizaron experimentos con un animal de olfato extremadamente fino, la mosca de la fruta.
Acertó. Estos insectos se acercaban al agua y se alejaban del agua pesada. Entonces, ¿qué hace nuestra nariz para detectar este fenómeno cuántico?
A partir de este curioso experimento, se desarrolló el concepto del túnel cuántico de la nariz. Un mecanismo que aprovecha las propiedades cuánticas de los electrones para identificar moléculas basándose en sus vibraciones, de manera similar a ciertos espectrómetros de laboratorio, como la espectroscopía de túnel inelástico de electrones, Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy (IETS), en inglés.
La nariz, un espectrómetro biológico
“Esta teoría actual lo que propone es que cuando la molécula se une, hay un electrón que tiene que pasar de una parte de la proteína a otra, lo que genera una transferencia de energía que manda una señal al cerebro”, resumió.
Hay que tener en cuenta que la molécula siempre estará vibrando o “bailando” en su nivel más bajo de energía, pero si la energía que necesita para saltar al siguiente modo de vibración coincide exactamente con la que tiene que liberar el electrón para poder moverse, la transferencia se produce y se activa el olor en nuestro cerebro. En cambio, si la energía que necesita la molécula odorífera para subir de escalón no es la misma que requiere el electrón, no habrá transferencia y, por tanto, el olor no se activará.
Más allá de la curiosidad científica, Turin aplicó este concepto de la teoría de la vibración olfativa para fundar Flexitral, una empresa -ya extinta- al servicio de la industria de la perfumería. ¿Cómo? Calculando los modos vibracionales de las moléculas, el biofísico libanés era capaz de sustituir compuestos carísimos, apreciados por los perfumistas por su particular aroma, por otros más baratos que vibraban del mismo modo y, por tanto, olían igual.
Rezabal cerró su intervención en Naukas Bilbao 2025 recordando que la mecánica cuántica, aunque pueda parecernos lejana, está más presente en nuestra vida cotidiana de lo que podamos imaginar, ya que “muchos fenómenos de nuestro cuerpo se basan en principios cuánticos”. Y, en el caso del olfato, todo apunta a que el secreto está en la vibración.
Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.
Sobre la autora: María Larumbe es periodista y responsable de comunicación de la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibersitatea.
