Wilbur Olin Atwater

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Wilbur Olin Atwater (3 de mayo de 1844 – 22 de septiembre de 1907) fue un químico estadounidense conocido por sus estudios sobre la nutrición y el metabolismo humanos, y se le considera el padre de la investigación y la educación sobre nutrición moderna. Se le atribuye el desarrollo del sistema Atwater, que sentó las bases de la ciencia de la nutrición en los Estados Unidos e inspiró la nutrición olímpica moderna.

Wilbur Olin Atwater (1844 - 1907)
Wilbur Olin Atwater (1844 – 1907)

Atwater fue director de la primera Estación Experimental Agrícola de los Estados Unidos en la Universidad Wesleyan en Middletown, Connecticut, y fue el primer jefe de investigaciones sobre nutrición del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.


Infancia y educación de Atwater

Atwater nació en Johnsburg, Nueva York, hijo de William Warren Atwater, un ministro metodista episcopal, defensor de la templanza y bibliotecario de la Escuela de Derecho de Yale y Eliza (Barnes) Atwater. Creció y pasó gran parte de su vida en Nueva Inglaterra. Optó por no luchar en la Guerra Civil Americana, y en su lugar continuó su educación universitaria, primero en la Universidad de Vermont y luego se trasladó a la Universidad Wesleyana de Connecticut, donde completaría su educación general en 1865.

Durante los tres años siguientes, Atwater fue profesor en varias escuelas y en 1868 se matriculó en la Escuela Científica Sheffield de la Universidad de Yale, donde estudió química agrícola con William Henry Brewer y Samuel William Johnson. Durante su estancia en Yale, Atwater trabajó a tiempo parcial como ayudante de Johnson analizando los fertilizantes en función de su contenido mineral específico; también realizó el primer análisis químico de alimentos o piensos en los Estados Unidos.

Wilbur Olin Atwater se doctoró en 1869 en química agrícola, su tesis se tituló The Proximate Composition of Several Types of American Maize (La composición aproximada de varios tipos de maíz americano), en ella utilizó variaciones del sistema de análisis aproximado para analizar cuatro variedades de maíz. Posteriormente, continuó su educación durante los dos años siguientes en Leipzig y Berlín, estudiando química fisiológica y conociendo las estaciones de experimentación agrícola de Europa.


Durante su estancia allí, Atwater estudió con el fisiólogo y dietista alemán Carl von Voit y trabajó junto con el estudiante de Voit, Max Rubner. Atwater pasó tiempo viajando por Escocia, Roma y Nápoles; en su viaje escribió artículos sobre sus observaciones para los periódicos locales de los lugares en los que había vivido en los Estados Unidos. En 1871, Atwater regresó a los Estados Unidos para enseñar Química en la Universidad del Este de Tennessee y al año siguiente se trasladó al Maine State College.

Durante su estancia allí, Atwater conoció a Marcia Woodard (1851-1932) de Bangor, Maine, hija de Abram Woodard. Se casaron en 1874 y en 1876 nació su hija Helen y su hijo Charles en 1885.

Carrera científica y técnica de Atwater

Wilbur Atwater regresó a Wesleyan como profesor de química en 1873 y permaneció allí hasta su muerte en 1907. Tanto él como su mentor de Yale, Samuel Johnson, eran partidarios de traer a los Estados Unidos organizaciones similares a las estaciones de experimentos agrícolas que vieron en Europa. Atwater incluso describió las estaciones de experimentos agrícolas alemanas en un informe de 1875 al Departamento de Agricultura. Para persuadir a la legislatura de Connecticut de que asignara dinero para una estación, Orange Judd donó fondos y Wesleyan ofreció instalaciones de laboratorio y los servicios de Atwater a tiempo parcial. Gracias a su trabajo y a una contribución de 5.600 dólares de la legislatura de Connecticut para un período de prueba de dos años, se creó la primera estación de experimentos agrícolas en los Estados Unidos.

Wilbur Atwater sirvió como administrador de la prueba que se llevó a cabo desde 1875 hasta 1877 con una investigación inicial centrada en los fertilizantes. Antes de que terminara la prueba de dos años, la legislatura de Connecticut aceptó la financiación regular de la estación, pero decidió trasladar la estación experimental permanente de Connecticut a la Escuela Científica Sheffield de Yale con Samuel Johnson como primer director. Durante este tiempo, Atwater escribió numerosos artículos para revistas científicas detallando sus investigaciones y descubrimientos en química fisiológica y agrícola y sobre investigaciones que se estaban llevando a cabo en el extranjero (específicamente en Alemania) Muchos de sus artículos aparecieron en una columna llamada «Ciencia Aplicada a la Agricultura», en su mayoría discutiendo sobre fertilizantes agrícolas en el «American Agriculturalist» de Orange Judd.

Primeros experimentos en la estación

Durante la fase inicial de la primera estación experimental, Atwater amplió su programa de fertilizantes y comenzó a estudiar y experimentar con el crecimiento y la composición de los cultivos de campo. La investigación de los cultivos de campo continuó incluso después de que cesara la apropiación en una granja cercana; Atwater se interesó especialmente en el metabolismo de las plantas y fue uno de los primeros investigadores en aportar pruebas de que las legumbres asimilan el nitrógeno del aire.


A medida que se conocieron sus experimentos y logros, se solicitó la asistencia de Atwater para una variedad de proyectos. De 1879 a 1882, llevó a cabo amplios estudios sobre la alimentación humana en nombre de la Comisión de Peces de los Estados Unidos y el Instituto Smithsoniano. En 1879, la Comisión de Peces de los Estados Unidos ofreció a Atwater fondos para estudiar la composición y el valor nutritivo de las especies norteamericanas de peces e invertebrados. Para el año escolar 1882-1883, Atwater se tomó una licencia de Wesleyan para estudiar la digestibilidad del pescado magro con von Voit en Alemania. Juntos encontraron un pescado comparable a la carne magra; durante este tiempo se dio cuenta de cómo los científicos alemanes estaban estudiando la nutrición y esperaba llevar una investigación similar a los Estados Unidos a su regreso.

En 1885, la primera serie de estudios de Wilbur Olin Atwater sobre los guisantes cultivados en solución nutritiva se publicó en el American Chemical Journal. Ese mismo año, la Oficina de Estadísticas del Trabajo de Massachusetts solicitó un estudio de los datos que habían sido recogidos por la oficina en relación con las compras de alimentos de las familias. En el estudio, Atwater calculó los suministros diarios per cápita de carbohidratos, grasas y proteínas proporcionados dentro de los datos, y teniendo en cuenta los datos de costos incluidos, hizo recomendaciones sobre cómo se podrían elegir dietas más económicas, sin dejar de tener un valor nutricional adecuado. El informe que preparó se incluyó en el Informe Anual de la Oficina de 1886.

Expansión de las estaciones experimentales

Durante todo este tiempo, Atwater continuó haciendo campaña y apoyando la expansión de las estaciones estatales de experimentos agrícolas. Debido a su investigación europea y a su experiencia con las estaciones experimentales europeas financiadas por el gobierno, Atwater y Johnson se habían convertido en consultores del USDA y en promotores vocales de la investigación agrícola regulada y financiada por el gobierno federal. Atwater incluso había comenzado a escribir en publicaciones del USDA en apoyo de la adopción del modelo europeo de laboratorios científicos en las estaciones experimentales nacionales. Para 1885, Wilbur Atwater y Johnson habían comenzado a asesorar al Congreso y al presidente Grover Cleveland sobre la creación de estaciones de experimentación en los colegios de concesión de tierras creados mediante la Ley Morrill en 1862.

 En 1887 se aprobó la Ley Hatch, que otorgó fondos federales (15.000 dólares cada uno) a los colegios de concesión de tierras para crear estaciones de experimentación. Al aprobarse la Ley, Wilbur Olin Atwater fue nombrado director de la segunda estación de experimentos agrícolas en Connecticut que se estableció en el Storrs Agricultural College, y sirvió allí hasta 1892. Al año siguiente, la Oficina de Estaciones Experimentales fue creada como un medio para monitorear y evaluar los experimentos y actividades de las estaciones; Atwater fue elegido primer director. Aceptó el puesto con la condición de poder mantener tanto su cátedra como su posición de director en la nueva estación de experimentos agrícolas de Storrs. Atwater pasó unos 8 meses del año en Washington y tuvo suplentes que lo sustituyeron en sus otros puestos durante su ausencia.


Atwater vio su misión como director de la Oficina de Estaciones Experimentales como «reunir a las estaciones de todo el país, unificar su trabajo y ponerlas en comunicación con el gran mundo de la ciencia». Estableció inmediatamente una revista, Experiment Station Record, destinada a ser un medio de mantener a las estaciones al día de la investigación científica que llevan a cabo sus colegas y científicos en el extranjero. Wilbur Atwater dejó claro que la publicación estaba destinada a ser una colección de artículos científicos y no una plataforma para intercambiar consejos de granja.

La publicación era un medio para que las estaciones de la Ley Hatch informaran de sus investigaciones al Departamento de Agricultura de los EE.UU., al tiempo que se responsabilizaba a los científicos de las normas particulares de investigación y presentación de informes. Al mismo tiempo, se crearon los Boletines de los Agricultores para proporcionar a los agricultores una presentación fácil de leer y entender de las conclusiones de las estaciones de investigación agrícola y otras instituciones científicas. A través del papel de director de Atwater pudo guiar la investigación de las estaciones de experimentos agrícolas hacia métodos científicos y basados en experimentos.

Investigación e innovación en materia de nutrición

A lo largo de su carrera, Wilbur Olin Atwater se había interesado en los estudios de nutrición humana; tras haber realizado los estudios en nombre de la Comisión de Pesca de los Estados Unidos y del Instituto Smithsoniano, había continuado la investigación sobre nutrición humana y la estación experimental de Storrs se hizo conocida por sus estudios nutricionales. Una vez que la estación Storrs fue creada, Atwater y sus colegas habían comenzado a realizar y publicar estudios sobre las composiciones químicas de los alimentos.

En 1891, renunció como director de la Oficina de Estaciones Experimentales para regresar al Storrs y enfocarse exclusivamente en la investigación de la nutrición. Después de su renuncia, Atwater fue nombrado agente especial a cargo de los programas de nutrición. A través de este puesto organizó extensos análisis de alimentos, estudios dietéticos, experimentos sobre la digestibilidad de los alimentos, investigaciones sobre los requerimientos de energía utilizando sujetos humanos, y estudios sobre el costo y la economía del uso y la producción de alimentos. En 1894, Atwater recibió su primera asignación del congreso, asignada a su laboratorio para la investigación de la nutrición humana. Los estudios de Atwater durante este tiempo se utilizaron para crear normas dietéticas. Basó las normas en las ingestas promedio, pero no las consideró cuantitativamente exactas; lógicamente variaban según la edad, el sexo y el nivel de actividad, pero subrayó que no eran estudios metabólicos.

Continuó realizando estudios metabólicos relacionados con las normas dietéticas, basados en las observaciones de su trabajo con Voit, que había utilizado un calorímetro de respiración Rubner para realizar experimentos similares en pequeños animales. Junto con Charles Ford Langworthy, compilaron un compendio de cerca de 3.600 experimentos metabólicos como base para la investigación que llevarían a cabo. Atwater pasó a trabajar con el físico Edward Bennett Rosa y el nutricionista Francis Gano Benedict para diseñar el primer calorímetro directo lo suficientemente grande como para acomodar sujetos humanos durante un período de días. El calorímetro, o aparato de respiración humana, fue construido para medir con precisión la energía proporcionada por los alimentos.


Wilbur Atwater quería usarlo para estudiar y comparar los contenidos de nutrientes de diferentes alimentos y cómo el cuerpo humano consume esos nutrientes en diversas condiciones de descanso y trabajo. El calorímetro midió el metabolismo humano analizando el calor producido por una persona que realizaba ciertas actividades físicas; en 1896 comenzaron los primeros de lo que se acumularía en cerca de 500 experimentos. A través de sus experimentos, fueron capaces de crear un sistema – que se conoció como el sistema Atwater, para medir la energía en unidades, conocidas como calorías de los alimentos.

Esquema de la cámara o calorímetro propuesto por Atwater
Esquema de la cámara o calorímetro propuesto por Atwater

Con la máquina, se pudo cuantificar la dinámica del metabolismo y se pudo medir la relación entre la ingesta de alimentos y la producción de energía «Los experimentos se realizan con un hombre dentro de un gabinete, o una cámara de respiración, como se llama. Se trata de una caja de cobre encajada [sic] en paredes de zinc y madera. En esta cámara vive, come, bebe, trabaja, descansa y duerme. Hay un suministro constante de aire fresco para la ventilación. La temperatura se mantiene en el punto más agradable para el ocupante. Dentro de la cámara hay una pequeña cama plegable, una silla y una mesa. Durante el día la cama se dobla y se deja a un lado, para dejar espacio para que el hombre se siente a la mesa o camine de un lado a otro. Su paseo, sin embargo, es limitado, la cámara tiene 7 pies de largo, 4 pies de ancho y 6 pies de alto. La comida y la bebida se introducen en la cámara a través de una abertura que sirve también para la eliminación de los productos excretores sólidos y líquidos, y para el paso de materiales de baño, libros y otras cosas necesarias para la comodidad y conveniencia«

Sus investigaciones se basaron en la primera ley de la termodinámica, teniendo en cuenta que la energía puede transformarse, pero no puede crearse ni destruirse, a pesar de la creencia de la época de que la ley sólo se aplicaba a los animales porque los humanos eran únicos. Los experimentos anteriores relativos a la ingesta y el gasto de calorías habían demostrado que la primera ley se aplicaba a los animales y los hallazgos de Atwater demostraron que la ley también se aplicaba a los humanos. A través de los experimentos demostró que cualquier cantidad de energía consumida por los humanos que no podía ser utilizada se almacenaba en el cuerpo.

El sujeto sale del calorímetro respirador en el laboratorio de Atwater. Cortesía de Special Collections, Biblioteca Nacional de Agricultura de los Estados Unidos
El sujeto sale del calorímetro respirador en el laboratorio de Atwater. Cortesía de Special Collections, Biblioteca Nacional de Agricultura de los Estados Unidos

Gracias a los estudios de calorimetría, se logró una mayor conciencia de las calorías de los alimentos como unidad de medida tanto para el consumo como para el metabolismo. Wilbur Atwater informó sobre el peso de las calorías como medio para medir la eficiencia de una dieta y que los diferentes tipos de alimentos producían diferentes cantidades de energía. A través de su investigación, pudo demostrar que las calorías de diferentes fuentes pueden afectar al cuerpo de manera diferente y, a su vez, publicó tablas que comparaban las calorías de varios alimentos.

El alcohol como fuente de energía

Atwater también estudió el efecto del alcohol en el cuerpo. Sus hallazgos mostraron que los humanos generaban calor a partir del alcohol de la misma manera que generaban calor a partir de un carbohidrato. En un momento en que la Federación Científica de Templanza y la Unión Cristiana de Templanza de la Mujer dudaban del valor nutricional del alcohol, Wilbur Atwater demostró que el alcohol podía oxidarse en el cuerpo y utilizarse hasta cierto punto como combustible.


 La información obtenida de los experimentos de Wilbur Olin Atwater fue utilizada por el comercio de licores en la promoción del alcohol. «[Atwater] fue muy prominente en el movimiento de la templanza, y cada año daba conferencias a los estudiantes sobre la templanza y trataba de promover [la abstención del alcohol],» … «Siendo un buen científico, reportó los datos y estaba muy molesto de que las compañías de alcohol usaran su investigación» para anunciar sus productos.

Muerte y legado

En 1904, Wilbur Olin Atwater sufrió una apoplejía y permaneció sin poder trabajar hasta su muerte en 1907. Es enterrado en el Cementerio de Indian Hill en Middletown, Connecticut.

Durante su declive, el programa en Wesleyan continuó a través de sus asociados. Su colaboradora y sucesora, Frances Benedict continuó su trabajo y ayudó a establecer un Laboratorio de Nutrición en Boston con fondos de la Corporación Carnegie. Inicialmente, la financiación estaba destinada a construir un nuevo laboratorio para Atwater y financiar su trabajo continuo; sin embargo, al darse cuenta de que no regresaría, los fondos fueron transferidos al proyecto del laboratorio de Boston.

Benedict continuó el trabajo de Atwater y utilizó el calorímetro de respiración para medir aún más el metabolismo y otros procesos corporales. Benedict estudió las diferentes tasas de metabolismo de los bebés nacidos en dos hospitales de Massachusetts, los atletas, los estudiantes, los vegetarianos, los mayas que viven en Yucatán y los adultos normales. Incluso desarrolló un calorímetro lo suficientemente grande como para albergar a doce niñas exploradoras durante un largo período de tiempo. Su mayor mejora fue la invención de los calorímetros portátiles de respiración de campo. En 1919, Francis Benedict publicó un informe de estándares metabólicos con extensas tablas basadas en la edad, el sexo, la altura y el peso.

El legado de Atwater perdura no sólo en el campo de la nutrición sino también en la labor de las estaciones experimentales agrícolas. Se considera que tanto él como Johnson son responsables de centrar el papel de las estaciones experimentales en el estudio científico al servicio del público, y las tablas y fórmulas que Atwater creó a través de sus investigaciones siguen utilizándose hoy en día. Sus cuidadosos estudios sobre nutrición y los que siguieron ayudaron a impulsar políticas federales que han hecho mucho para aliviar el hambre en la infancia. Vemos reflejos de su influencia en las etiquetas de los productos en nuestras tiendas de comestibles, y estamos empezando a ver información nutricional en los menús de los restaurantes. La conocida pirámide alimenticia de hoy en día, una guía visual rápida y fácil de la ingesta diaria recomendada de alimentos, es un homenaje a Atwater y sus sucesores.


La hija de Atwater, Helen W. Atwater, fue una de sus ayudantes de laboratorio, concretamente ayudando en la preparación de los manuscritos. Trabajó como asistente editorial en la Oficina de Estaciones Experimentales de 1898 a 1903; luego hizo carrera como especialista en economía doméstica y fue la primera editora a tiempo completo del Journal of Home Economics. Su nieta, Catherine Merriam Atwater, hija de su hijo Charles, fue una autora que se casó con el economista John Kenneth Galbraith.

El legado de Wilbur Olin Atwater se reconoce a través de la conferencia anual W.O. Atwater Memorial Lecture, patrocinada por el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Cada año se reconoce a un científico por su contribución única a la mejora de la dieta y la nutrición en todo el mundo. Los documentos de Atwater y su familia se conservan en múltiples instituciones y las colecciones están, en su mayor parte, relacionadas con la institución en la que se encuentran.

Para más información Wilbur Olin Atwater | American chemist | Britannica

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