La cristalografía, una desconocida que ha cambiado nuestro mundo

Hemos asumido como una rutina de nuestra época que cada añoesté dedicado a algo. Las instituciones nacionales y globales proclaman sin cesar el advenimiento de conmemoraciones epeciales:siemprees el año internacional consagrado a una disciplina científica o artística, a la lucha contra algún tipo de enfermedad oa determinado prohombre del pasado en cualquier área del conocimiento.

Mientras en España 2014 ha sido declarado oficialmente por el Gobierno como el año de la biotecnología, por su parte la ONU lo ha bautizadocomo el año internacional de la clistalografía. Para los profanos en la materia, la intuición llevará a pensar enseguida que se trata de una disciplina relacionada conlos cristales. En esencia, de eso se trata, pero la profundidad del asunto tiene una trascendencia radical.

El hecho es que, a pesar de que impregna nuestras vidas, sigue siendo en gran parte desconocida. ¿Cuántas personas saben cuando se suben a un avión o toman medicamentos que estos productos son el fruto de un largo proceso que se inició con la cristalografía?

Según la definición clásica, la cristalografíaestudia las estructuras cristalinasde la materia, describiendo cómo se enlazan simétricamente los átomos en las moléculas y en los materiales, permitiendo descifrar tanto sus propiedades comosu comportamiento. Hoyes una gran ausente en los medios de divulgación, que prestan más atención a sus aplicaciones, pero su influencia en nuestro mundo es muy alta.

"A pesar de que impregna nuestras vidas, sigue siendo en gran parte desconocida. ¿Cuántas personas saben cuando se suben a un avión o toman medicamentos que estos productos son el fruto de un largo proceso que se inició con la cristalografía?", se preguntabaIrina Bokova,directora general de la UNESCO, en la conferencia de prensa inaugural del año internacional de estadisciplina.

"Sustenta todas las ciencias"

Sin los cristales, presentes en todos los ámbitos de la realidad, desde los propios huesos olos virus que nos acechan, pasando por las joyas,los cosméticos y la comida que ingerimos, hastalos pigmentos que dan vida a una obra de arte,no se podría entender el mundo.

De la cristalografíadepende la fabricación de nuevos fármacos que salvarán vidas, el estudio de nuevos materiales llamados a inaugurar una nueva era de la informática o la concepción de las tecnologías que han de llevar al ser humano a la comprensión y posterior conquista del espacio exterior.

Por eso no resulta exagerado afirmar que la cristalograía es la base de una granparte de los avances tecnológicos de la sociedad moderna. No en vano, a lo largo de la historia de los premios Nobel la disciplina ha inspirado 25 galardones en áreas tan dispares como física, química, biología y medicina:podemos consultarlos aquí. En general, la aportación de la cristalografíaa los Nobel representa casi un 3% del totalde los premiados en todas las categorías.

A lo largo de la historia de los premios Nobel la disciplina ha merecido 25 galardones en áreas tan dispares como física, química, biología y medicina. La aportación de la cristalografía a la carrera de los Nobel representa casi un 3% de la totalidad de los premiados en todas las categorías

"Hoy en día, la cristalografía sustenta todas las ciencias. Constituye la columna vertebral de una amplia gama de industrias, incluyendo la farmacéutica, la agroalimentaria, la aeronáutica, la informática, la minería y las ciencias espaciales", agregó en su discurso la directora de la UNESCO.

Pero, ¿por qué 2014?

La elección no es casual. Dos efemérides marcan la conmemoración de la cristalografía. Primero, el centenario del descubrimiento de la difracción de rayos X, a cargo de William Henry Bragg, William Lawrence Bragg y Max von Laue, un hallazgo que mereció el Nobel en 1915 y permitióobservar la estructura de la materia de una manera no intrusiva, convirtiéndose en la técnicaprincipal para el estudio de la estructura de la materia a nivel atómico.

"Max von Laue descubrió en Alemania que los cristales difractan -en otras palabras, desvían los rayos X- y este descubrimiento fue aprovechadopor losBraggen el Reino Unido para obtener la estructura interna de los sólidos en términos de dónde están situados los átomos, los iones y las moléculas con respecto al resto. Estos notables descubrimientos abrieron el camino a una revolución en la ciencia estructural", explica el indioGautam R. Desiraju,un químico que ha jugado un papel importante en el crecimiento de la ingeniería cristalina en los últimos años.

En la misma línea, Irina Bokova insiste en que "la cristalografía ha dado forma a la historia del siglo XX. Ha hecho una contribución vital para nuestra comprensión de las bases de la vida misma, en particular mediante el trabajo de la cristalógrafaRosalind Franklin, quienjunto con Francis Crick y James Watson, reveló hace 60 años que la estructura del ADN era una doble hélice. En el último medio siglo, las estructuras de más de 90.000 moléculas biológicas han sido reveladas por cristalógrafos, con grandes repercusiones en el cuidado de la salud", apunta.

En los últimos 50 años, las estructuras de más de 90.000 moléculas biológicas han sido reveladas por cristalógrafos, con grandes repercusiones en el cuidado de la salud

La segunda efémeride que marcael anuncio del año internacional de la cristalografía es más antiguo. En 2014 también se cumple el 400aniversario de la observación, por parte de JohannesKepler, de la forma simétrica de los cristales de hielo, hallazgo a partir del cual se inició un amplio estudio sobre el papel de la simetría en la materia.

Desde las primeras civilizaciones

Pero no todo comenzó con Kepler. La intuición de estadisciplina esencial para la comprensión de la realidad es tan antigua como las primeras civilizaciones, cuyos alquimistas y filósofos comenzaron a fijarse con asombro en la composición de todo tipo de piedras preciosasy minerales.

El ser humano siempre ha sentido fascinanción por los cristales; de ellosexisten tantas variedades como podamos ser capaces de imaginar, aunque fue Louis Pasteur, según apunta el químico Desiraju, quien "descubrió, hace más de 150 años, que se podrían obtener en todo tipo de formas 'no superpuestas',dando lugar a una rama fascinante de la química llamada estereoquímica".

Posteriormente, el aparentemente nimio descubrimiento de que los cristales difractan, abrió hace un siglo la caja de Pandora de los hallazgos vinculados a la cristalografía. El siglo XX está plagado de ellos, y el nuevo avanza por el mismo camino -eficiencia energética, nanotecnología, biotecnología...-, aunque uno de los avances más significativosllegó después de la IIGuerra Mundialde la mano de una mujer,Dorothy Hodgkin, que utilizó esta técnica para observar moléculas biológicas.

Su primer gran logro fue con la penicilina. Los químicos no sabían muy bien cuál era su estructura, pero ella la resolvió en 1945, y esa fue una de las razones por las que ganó el premio Nobel. Y siguió para resolver la estructura de la insulina

"Su primer gran logro fue con la penicilina. Los químicos no sabían muy bien cuál era su estructura, pero ella la resolvió en 1945, y esa fue una de las razones por las que ganó el premio Nobel.Y siguió para resolver la estructura de la insulina", explica la divulgadora científica británicaGeorgina Ferry.

Detodas formas, en el último siglo los avances desarrollados gracias a esta gran desconocida de la ciencia son cientos. En ese sentido, es un buen ejercicio de aprendizaje pasearse por esta línea del tiempo virtual donde se incluyen las investigaciones relacionadas con la clistalografía durante el último siglo, desde la propiedad delas enzimas para ser cristalizadas, que le valió un Nobel de química aJames B. Sumner en 1946;pasando por la difracción del neutrón,Nobel de física paraBertram N. Brockhouse y Clifford G. Shull en 1994; hasta el más reciente estudio del grafeno, que también mereció un Nobel de física en 2010.