Cristalografía, el arma secreta de la ciencia

Gracias a ella la ciencia ha dado grandes pasos, y aunque sirve de base a muchos campos de estudio, es relativamente poco conocida.

Pero para celebrar un siglo desde que se utilizó por primera vez, la ONU proclamó 2014 como el Año Internacional de la Cristalografía y la comunidad científica espera ofrecerle un merecido reconocimiento.

En palabras del Premio Nobel de Química Max Perutz, la cristalografía muestra “por qué la sangre es roja y el césped verde, por qué el diamante es duro y la cera blanda, por qué el grafito escribe sobre el papel y por qué la seda es fuerte”.

LA HISTORIA
Cuando Rosalind Franklin y Maurice Wilkins experimentaron con la difracción de rayos X nació la icónica foto 51. Su patrón de puntos permitió a Francis Crick y James Watson revelar la hermosa estructura de doble hélice del ADN.

Pero la historia de la cristalografía comenzó mucho antes.

El físico alemán Max von Laue fue un pionero y ganó un premio Nobel por sus experimentos en 1914. Luego William y Laurence Bragg, padre e hijo, siguieron sus pasos.

Los Bragg son considerados como los fundadores de la cristalografía de rayos X: ellos analizaron la forma en que los cristales se dispersan en patrones, o difractan, sobre platos fotográficos.

Estos patrones pueden usarse para entrever las estructuras moleculares tridimensionales del objeto bajo estudio.

La Unión Internacional de Cristalografía identifica 48 premios Nobel que pueden de alguna forma atribuirse a su ámbito.

Dorothy Hodgkin usó este método para descubrir no sólo la estructura de la penicilina sino también la de la vitamina B12, y más tarde la de la insulina. En 1964 fue galardonada con el Nobel de Química.

Otras estructuras como la mioglobina o la hemoglobina también fueron reconocidas con los premios de la Real Academia Sueca de la Ciencias.

“No es posible exagerar sobre lo importante que es”, dice Mike Glazer, profesor emérito de física de la Universidad de Oxford.

“Si no fuera por el descubrimiento hecho hace 100 años, el mundo tendría una apariencia muy diferente a la que tiene ahora”, añade Glazer.

“Estamos rodeados de materiales sólidos, y la mayoría de ellos son cristalinos”.

Lo que Bragg y von Laue hicieron nos permitió entender disposición atómica de esos sólidos. Eso es muy importante si se quieren crear nuevos materiales o entender cómo funcionan, según explica Glazer a la BBC.

UN POCO DE MISTERIO
Aunque la cristalografía es la base en la que se apoyan muchos campos de la ciencia, los científicos dicen que pocas veces atrae la atención sobre la técnica en sí misma.

“Desde el principio de los tiempos, la gente ha estado fascinada por la belleza, la pureza, el misterio y las propiedades de los cristales”, dice Peter Strickland, de la Unión Internacional de Cristalografía.

Pero a pesar de ello, este método a menudo se esconde bajo otras áreas científicas.

“Aunque otras especialidades hacen uso de lo que hacemos, es verdad que muchos colegas científicos piensan que la cristalografía es un misterio”, dice Glazer.

Según él, esto pasa porque determinar la estructura de objetos involucra cálculos matemáticos complejos.

“Lo que obtenemos son puntos en una película y tenemos que deducir la estructura sin tener necesariamente un modelo. Eso requiere medir la intensidad de los puntos con mucha precisión y hacer un montón de cálculos matemáticos para reformar una imagen del objeto que generó el patrón de difracción”, aclara Glazer en conversación con la BBC.

“Tuvo un enorme impacto pero al mismo tiempo se sabe muy poco de ella en la esfera pública”, añade el científico.

BENEFICIOS PARA EL FUTURO
La cristalografía ofrece a los científicos un conocimiento útil de la estructura de las proteínas y a partir de allí, pueden desarrollar experimentos para crear nuevos fármacos.

Es un gran ejemplo de la universalidad de la ciencia, dice Strickland.

“El desarrollo de los fármacos modernos, de la nanotecnología y de la biotecnología se basa en los resultados cristalográficos. Las propiedades de las formas sólidas de los ingredientes farmacológicos activos depende mucho de su estructura interna”.

“Los experimentos cristalográficos dan base al desarrollo de prácticamente todos los materiales nuevos, desde los cotidianos como pasta de dientes, chocolate, o memoria informática hasta los componentes más avanzados de aeronaves y automóviles”, enumera el experto.

“Ha pasado un siglo desde que los cristales mostraron sus secretos a los rayos X”, dice Strickland. Y hasta el día de hoy, han permitido a los científicos diseñar nuevos materiales y medicamentos.