MADRID, ESPAÑA. ¿Por qué el agua hierve a 100ºC y el metano a -161ºC?, ¿por qué la sangre es roja y la hierba es verde?, ¿por qué el diamante es duro y la cera es blanda?, ¿por qué los glaciares fluyen y el hierro se endurece al golpearlo?, ¿cómo se contraen los músculos?, ¿cómo la luz del sol hace que las plantas crezcan y cómo los organismos vivos han sido capaces de evolucionar hacia formas cada vez más complejas? … Las respuestas a todos estos problemas han venido del análisis estructural.

Estas palabras, pronunciadas por Max Perutz, laureado Nobel de Química en 1962, durante una conferencia pronunciada en 1996 (Churchill College, Cambridge, UK) deberían hacernos pensar sobre la importancia de lo que en un contexto submicroscópico denominamos estructura, esto es, el modo en el que se ordenan los átomos y moléculas, determinando las propiedades o comportamiento de la materia viva e inanimada. Dicha importancia se deriva del hecho de que a través del conocimiento de estos detalles, es decir, de la forma y tamaños que adoptan las moléculas o agrupaciones de átomos, somos capaces de comprender su funcionamiento y las propiedades que confieren.

Pero de las palabras de Perutz no sólo se deduce el valor del conocimiento estructural en sí, sino de los mecanismos mediante los cuales la ciencia aporta esta valiosísima información y de sus consecuencias. Y es aquí en donde toma significado la palabra cristal, que no vidrio, usada en el título de esta breve comunicación. El estudio de los cristales, es decir, la ciencia denominada Cristalografía, nos abrió el camino hacia el conocimiento del mundo de lo diminuto, el de los átomos y moléculas, es decir, de la Química. Con ella exploramos el micro-mundo de los átomos a una resolución increíblemente detallada. Ha hecho posible que podamos averiguar cómo son los cristales, las moléculas, las hormonas, los ácidos nucleicos, los enzimas, las proteínas y los virus, “viendo” su estructura atómica en tres dimensiones. A través del conocimiento estructural podemos comprender a qué se deben las propiedades de todos estos materiales y/o compuestos, y podemos entender su funcionalidad en una reacción química, en un tubo de ensayo, o en el interior de un ser vivo. Más aún, gracias a este conocimiento podemos modificar su estructura y por ende su comportamiento y propiedades, del mismo modo que el perfeccionamiento de los materiales y estructura de los edificios los hace más resistentes a los terremotos.

El descubrimiento de los rayos X a finales del siglo XIX acabó revolucionando el antiguo campo de la Cristalografía, que hasta entonces había estudiado la morfología de los minerales. El fenómeno de la interacción de esa extraña radiación con los cristales, descubierto durante la primera década del siglo XX, demostró que los rayos X tenían naturaleza de onda electromagnética, de longitud de onda del orden de 10-10 metros, y que a través de dicha interacción podía deducirse que la estructura interna de los cristales era discreta y periódica, con separaciones entre los átomos de ese orden de magnitud. Estos hechos provocaron que, ya desde el pasado siglo XX, la Cristalografía se convirtiera en una de las disciplinas básicas para muchas ramas del saber, desde la Mineralogía hasta la Biomedicina, pasando por la Ciencia de los Materiales; en definitiva, de la Química, que es la ciencia de los átomos y moléculas.

Gracias al conocimiento estructural que nos proporciona la Cristalografía somos capaces de producir materiales con propiedades prediseñadas, desde catalizadores para una reacción química de interés industrial, hasta pasta de dientes, placas de vitrocerámica, materiales de gran dureza para uso quirúrgico, o determinados componentes de los aviones, por poner algunos ejemplos. La Cristalografía nos proporcionó los secretos estructurales del ADN, el llamado código genético. Podemos aumentar la resistencia de las plantas frente al deterioro medioambiental. Somos capaces de modificar o inhibir, enzimas implicados en procesos fundamentales de la vida e importantes para mecanismos de señalización que ocurren en el interior de nuestras células, como el cáncer. Gracias al conocimiento de la estructura del ribosoma, la mayor fábrica de proteínas de las células, podemos entender el funcionamiento de los antibióticos y modificar su estructura para mejorar su eficacia. De la estructura de enzimas, producidos por ciertos virus, hemos aprendido cómo combatir bacterias con alta resistencia a antibióticos, y ya somos capaces de desentrañar las sutiles maquinarias de defensa que han desarrollado estos gérmenes, con lo que ya no es un sueño pensar que podremos combatirlos con herramientas eficaces y alternativas a los antibióticos.

Conscientes de la trascendencia del conocimiento que proporciona la Cristalografía, la Asamblea General de Naciones Unidas, en su sesión A66/L.51, hecha pública el 15/06/2012, decidió proclamar 2014 Año Internacional de la Cristalografía. Entre varios considerandos, la resolución reconoce que la comprensión material de nuestro mundo se debe en particular a esta ciencia y subraya que la enseñanza y aplicación de la misma es fundamental para hacer frente a múltiples desafíos, esenciales para el desarrollo de la humanidad. La resolución de la ONU coincide con el centenario de varios de los hallazgos más llamativos de la ciencia, la constatación de que los rayos X, descubiertos en 1895 por Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), se comportaban como ondas electromagnéticas y, lo que fue aún más importante, que éstos interaccionaban con los cristales, a través del fenómeno denominado difracción, demostrando la constitución repetitiva de estos últimos. Tales descubrimientos (1912), debidos al físico alemán y laureado Nobel de Física en 1914, Max von Laue (1879-1960), fueron seguidos por un conjunto de nuevos hallazgos que cambiaron nuestro conocimiento sobre la materia, y por ende la historia contemporánea.