El hombre que fotografió los átomos: Jerome Karle
HISTORIA DE LA CIENCIA.
¿Cómo podemos diseñar medicamentos contra enfermedades complejas si no conocemos la forma exacta de las moléculas que las causan?
Durante décadas, la ciencia estuvo atrapada en un callejón sin salida: sabíamos que podíamos usar rayos X para "ver" el interior de los cristales, pero nos faltaba una pieza clave del rompecabezas para reconstruir su imagen tridimensional.
Foto: U.S. Navy/John F. Williams.
Ese obstáculo insalvable fue resuelto por Jerome Karle, un físicoquímico estadounidense cuyo ingenio matemático transformó la química moderna, la biología estructural y la medicina forense. En 1985, su revolucionaria contribución le valió el Premio Nobel de Química, un reconocimiento que compartió con su colega Herbert A. Hauptman.
Los orígenes de una mente brillante.
Jerome Karle nació el 18 de junio de 1918 en Nueva York, en el seno de una familia con un profundo aprecio por las artes y la educación. Desde muy joven, Karle mostró una curiosidad insaciable por la ciencia, complementada por una gran destreza en el piano.
Estudió en el City College de Nueva York, donde coincidió con Herbert Hauptman, quien se convertiría en su socio científico clave años más tarde. Tras graduarse, continuó su formación en la Universidad de Harvard y, posteriormente, obtuvo su doctorado en la Universidad de Michigan en 1944.
Fue en las aulas de Michigan donde Karle conoció a la persona más importante de su vida personal y profesional: Isabella Lugoski. Isabella, una química brillante por derecho propio, se casó con Jerome en 1942 y se convirtió en su colaboradora científica más cercana durante el resto de su carrera en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) en Washington D.C.
El "Problema de la Fase": El gran cuello de botella de la ciencia.
Para entender la magnitud del logro de Jerome Karle, debemos viajar a la primera mitad del siglo XX. La herramienta estándar para estudiar la estructura de las moléculas era la cristalografía de rayos X.
El proceso consistía en bombardear un cristal con un haz de rayos X. Al chocar con los electrones de los átomos, los rayos se desviaban (difractaban) y dejaban un patrón de manchas en una placa fotográfica.
Sin embargo, para reconstruir la estructura tridimensional de la molécula a partir de esas manchas, los científicos necesitaban conocer dos variables de las ondas difractadas:
- La intensidad (que se podía medir directamente en la placa).
- La fase (el punto exacto de la oscilación de la onda en el momento del impacto, que se perdía por completo en el experimento).
Este enigma era conocido en la comunidad científica como el "problema de la fase". Sin resolverlo, determinar la estructura de una sola molécula compleja requería años de tedioso trabajo de ensayo y error, a menudo basado en la pura intuición. Muchos físicos y químicos de la época consideraban que el problema era teóricamente imposible de resolver de forma directa.
El Método Directo: La revolución que nadie creía posible.
Jerome Karle no se dejó intimidar por el escepticismo general estructural. Convencido de que la física del problema físico contenía suficiente información matemática oculta, unió fuerzas con su antiguo compañero Herbert Hauptman a finales de la década de 1940.
Juntos desarrollaron los llamados "métodos directos" para la determinación de estructuras cristalinas. Utilizando complejas relaciones de probabilidad matemática, demostraron que era posible deducir las fases perdidas directamente a partir de las intensidades medidas en los patrones de difracción.
Al principio, la comunidad científica recibió sus hallazgos con un frío escepticismo. Los cristalógrafos de la vieja escuela no creían que unas ecuaciones matemáticas abstractas pudieran resolver un problema físico tan complejo de manera generalizada. El escepticismo duró casi una década.
Isabella Karle: El puente de la teoría a la realidad.
El escepticismo comenzó a desmoronarse gracias al trabajo de una persona clave: Isabella Karle. Mientras Jerome y Hauptman se enfocaban en la teoría pura, Isabella se encargó de aplicar esas fórmulas matemáticas a problemas prácticos y reales en el laboratorio.
Diseñó y construyó instrumentos de difracción avanzados y demostró de manera empírica que los métodos directos de su esposo funcionaban a la perfección. Gracias a su perseverancia, la técnica pasó de ser una curiosidad matemática a convertirse en una herramienta de análisis rápida y extremadamente precisa para determinar la estructura de miles de moléculas orgánicas, toxinas, hormonas y fármacos.
El Premio Nobel de 1985.
El reconocimiento definitivo llegó en 1985, cuando la Real Academia de las Ciencias de Suecia otorgó el Premio Nobel de Química a Jerome Karle y Herbert Hauptman.
Aunque muchos en la comunidad científica lamentaron que Isabella Karle no fuera incluida en el galardón (un debate persistente en la historia de la ciencia), Jerome siempre se aseguró de compartir el mérito de sus logros con ella en cada conferencia y entrevista.
El impacto de los métodos directos de Karle en el mundo actual es incalculable:
- Diseño farmacológico: Permitió a los científicos mapear receptores celulares y diseñar medicamentos a medida para combatir virus, bacterias y células cancerosas.
- Nanotecnología y nuevos materiales: Facilitó la creación de estructuras moleculares sintéticas con propiedades específicas.
- Biología estructural: Sentó las bases para los análisis automatizados que hoy en día resuelven estructuras moleculares complejas en cuestión de minutos, en lugar de años.
Jerome Karle continuó trabajando activamente en el Laboratorio de Investigación Naval hasta su jubilación en 2009, acumulando más de seis décadas de servicio científico al más alto nivel. Falleció el 6 de junio de 2013.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings