SU ESTUDIO HA MERECIDO 25 PREMIOS NOBEL

La cristalografía, una desconocida que ha cambiado nuestro mundo

El 2014 ha sido declarado por la ONU como el año internacional de la cristalografía, una disciplina desconocida que ya ha merecido 25 premios Nobel

Foto: La cristalógrafa Rosalind Franklin reveló hace 60 años que la estructura del ADN era una doble hélice
La cristalógrafa Rosalind Franklin reveló hace 60 años que la estructura del ADN era una doble hélice

Hemos asumido como una rutina de nuestra época que cada año esté dedicado a algo. Las instituciones nacionales y globales proclaman sin cesar el advenimiento de conmemoraciones epeciales: siempre es el año internacional consagrado a una disciplina científica o artística, a la lucha contra algún tipo de enfermedad o a 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 bautizado como 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 con los 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 cristalografía estudia las estructuras cristalinas de la materia, describiendo cómo se enlazan simétricamente los átomos en las moléculas y en los materiales, permitiendo descifrar tanto sus propiedades como su comportamiento. Hoy es 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 preguntaba Irina Bokova, directora general de la UNESCO, en la conferencia de prensa inaugural del año internacional de esta disciplina.

"Sustenta todas las ciencias"

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

De la cristalografía depende 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 gran parte 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 cristalografía a los Nobel representa casi un 3% del total de 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 permitió observar la estructura de la materia de una manera no intrusiva, convirtiéndose en la técnica principal 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 aprovechado por los Bragg en 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 indio Gautam R. Desiraju, un químico que ha jugado un papel importante en el crecimiento de la ingeniería cristalina en los últimos años.

William Lawrence y William H. Bragg inauguraron en 1914 una nueva era para la cristalografía
William Lawrence y William H. Bragg inauguraron en 1914 una nueva era para la cristalografía

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 cristalógrafa Rosalind Franklin, quien junto 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 saludLa segunda efémeride que marca el anuncio del año internacional de la cristalografía es más antiguo. En 2014 también se cumple el 400 aniversario de la observación, por parte de Johannes Kepler, 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 esta disciplina 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 preciosas y minerales.

El ser humano siempre ha sentido fascinanción por los cristales; de ellos existen 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".

La científica Dorothy Hodgkin, premio Nobel de química en 1964
La científica Dorothy Hodgkin, premio Nobel de química en 1964
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 significativos llegó después de la II Guerra Mundial de 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 británica Georgina Ferry.

De todas 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 de las enzimas para ser cristalizadas, que le valió un Nobel de química a James B. Sumner en 1946; pasando por la difracción del neutrón, Nobel de física para Bertram N. Brockhouse y Clifford G. Shull en 1994; hasta el más reciente estudio del grafeno, que también mereció un Nobel de física en 2010.

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