Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 5 de junio de 2013
Una gran frustración de los químicos ha sido siempre no poder ver las moléculas con las que trabajan.En efecto: los microbiólogos pueden ver vagamente células, que miden micrómetros (milésimas de milímetro) usando un microscopio óptico. El microscopio electrónico, que usa chorros de electrones en vez de luz, e imanes para enfocarlos en vez de lentes, permitió estudiar con detalle el interior de las células, y vislumbrar las nanomáquinas moleculares que las animan.
Pero las moléculas individuales, incluso las más grandes, son virtualmente invisibles incluso con este método. Son mil veces más pequeñas: se miden en nanómetros (millonésimas de milímetro), e incluso Angstroms (décimas de nanómetro).
¿Cómo se sabe entonces qué forma tienen las moléculas y cómo cambian durante las reacciones químicas? Mediante métodos indirectos (como por ejemplo la espectroscopía: bombardear con radiación electromagnética), cálculos (cuánta energía se absorbió y cuánta se emitió en la reacción), modelos y, más modernamente, simulaciones en computadora. Los químicos no veían directamente las moléculas, pero con base en los datos podían construir representaciones extremadamente precisas de ellas.
Por eso, cuando en 1989 vi en la revista Nature las primeras fotos de la molécula en doble hélice del ADN (ácido desoxirribonucleico) enloquecí de gozo. ¡Por primera vez podía ver la molécula maestra de la vida! Hasta entonces, sólo se contaba con modelos a escala o representaciones gráficas construidas, luego de complicados cálculos, a partir de los datos producidos por la laboriosa técnica de cristalografía de rayos X.Por supuesto, no era precisamente verla: la técnica usada, la microscopía de efecto túnel, usa un fenómeno cuántico –el paso de una corriente eléctrica a través del vacío entre dos átomos cuando se encuentran suficientemente cerca– para “tocar” la superficie de una molécula. Completamente aislado de vibraciones, y usando una punta ultrafina, el microscopio fue recorriendo lentamente la superficie del ADN para producir un retrato “táctil”, a la manera de un ciego que recorre un rostro con sus dedos.
Pero ver una molécula es una cosa: ver una reacción química es otra. El pasado 30 de mayo un grupo de científicos de la Universidad de Berkeley, California, con colaboraciones de científicos españoles del País Vasco, usaron una técnica similar –el microscopio de fuerza atómica, modificado con una punta consistente en un único átomo de oxígeno– para visualizar una molécula orgánica antes y después de sufrir una reacción química compleja, que la transformó de tener 3 anillos aromáticos a tener 7.Para lograrlo, la adosaron a una superficie de oro, la enfriaron a 4 grados Kelvin, para detener toda vibración atómica, y la escanearon con el microscopio. Luego elevaron la temperatura, para permitir que la reacción ocurriera, la volvieron a enfriar y tomaron una segunda “foto” táctil.
Más allá de las implicaciones prácticas (el método permitirá controlar mucho más precisamente las reacciones orgánicas y diseñar nuevos materiales con propiedades a la medida, como componentes para computadoras), es asombroso pensar que lo que alguna vez se pensaba como “sólo un modelo” concebido por los científicos para darle sentido a una realidad inasible pueda hoy ser visto con claridad.
Los abstractos y teóricos entes estudiados por la química hoy están, si no frente a nuestros ojos, sí entre nuestros dedos virtuales.
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