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Cómo una idea sencillísima que llevaba más de 20 años olvidada en un cajón nos sacó de la «edad de piedra» de la ingeniería molecular y acaba de ganar el Nobel

A principios del siglo XIX, cuando los primeros químicos modernos empezaron a dar los pasos que les llevarían lejos de la alquimia medieval, descubrieron con estupor que el mundo de las reacciones era mucho más raro de lo que nunca hubieran pensado. Por ejemplo, si metías un poco de plata en un vaso lleno de peróxido de hidrógeno, éste empezaba a descomponerse en agua y oxígeno, pero la plata permanecía exactamente igual que estaba.

Ya no es que los elementos se combinaran con otros, no: es que había ciertas sustancias que, sin combinarse entre ellas y solo con su mera presencia, eran capaces de iniciar reacciones sin verse afectadas en apariencia. Pero aún hay más. Es que se dieron cuenta de que esa «fuerza» capaz de «iniciar reacciones» era más común de lo que parecía. Acaban de descubrir los catalizadores: una idea poderosísima que nos ha permitido fabricar todo tipo de medicamentos, materiales y alimentos. Precisamente sobre ellos (y cómo ha cambiado el mundo en los últimos 20 años) va el Nobel de Química de 2021.

Saliendo de la «Edad de Piedra» de la ingeniería química

“Podría estar encerrado en una cáscara de nuez y sentirme rey del espacio infinito», escribió hace 400 años Shakespeare en un diálogo de su famosísimo ‘Hamlet’. Y, si os tengo que ser sincero, estoy convencido de que no hay mejor descripción de la química contemporánea que esa: Somos «reyes de un espacio infinito» capaces de crear moléculas de todo tipo: medicamentos para casi cualquier enfermedad, materiales para casi cualquier utilidad que se nos ocurra, sistemas capaces de hacer cosas que hace tan solo un puñado de años nos parecería magia o ciencia ficción.

Sin embargo, si miramos a la naturaleza, a su sobrecogedora capacidad para crear herramientas increíblemente específicas, nos damos cuenta de que pese a todos nuestros avances seguimos encerrados en la misma cáscara de nuez. Pero, y en este «pero» está lo maravilloso de la ciencia, no desistimos en el empeño de tener mejores herramientas, de ser capaces de hacer mejores moléculas.

Históricamente, los catalizadores han sido una de nuestras mejores bazas para salir de lo que la Comisión del Nobel ha llamado la «Edad de Piedra» de la ingeniería molecular. Hasta el cambio de milenio, todos los catalizadores que encontramos eran metales o enzimas. Los metales, por su lado, son catalizadores fantásticos porque tienen una capacidad especial para acomodar o ‘prestar’ electrones de forma temporal. Su gran «pero» es que suelen ser muy sensibles al oxígeno y el agua lo que dificulta trabajar con ellos.

Las enzimas, por su parte, son herramientas muy precisas que permiten confeccionar moléculas complejas con una precisión asombrosa. El inconveniente con ellas es que tenemos las que tenemos: las que la naturaleza necesita para su funcionamiento habitual. Son muchas, pero habitualmente no tenemos a nuestra disposición la enzima que necesitamos para el problema que queremos resolver. ¿Para qué queremos un taladro poderosísimo si lo que necesitamos es un colador para la pasta?

Eureka!

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Por eso, en la década de los 90, muchos equipos intentaron avanzar en la creación de enzimas sintéticas que solucionaran muchos de nuestros problemas. En uno de esos equipos (el del Instituto Scripps de California) estaba Benjamin List. List, concretamente, esta intentando usar los anticuerpos para que hicieran las veces de catalizadores. Fue entonces cuando se dio cuenta que buscar una macromolécula completa era absurdo: en la mayor parte de los casos, basta con encontrar la cadena concreta de aminoácidos que produce la reacción.

Sin embargo, cuando se puso a investigar el asunto descubrió que 20 años antes ya se había intentado algo parecido y nadie había continuado con la línea de trabajo. Eso, probablemente significaba que era un callejón sin salida. Por suerte para todos, List decidió probar a ver qué pasaba y lo que pasó es que fue un éxito inmediato. Había encontrado una manera rápida y sencilla de provocar una «catalísis asimétrica».

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En febrero del año 2000, List publicó sus conclusiones y, a diferencia de otros que había trabajado la misma idea, comprendió el potencial de lo que tenía entre manos. A diferencia de otros, sí; pero no a diferencia de todos. Porque en ese mismo momento, David MacMillan estaba descubriendo exactamente lo mismo mientras diseñaba moléculas orgánicas capaces de hacer como los metales y acomodar electrones con mucha facilidad. Envió su artículo científico a publicar en enero de 2020, unas semanas antes de que List publicara su trabajo. Lo llamó «organocatalísis»

La revolución de la organocatalísis

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El resultado de todo ello es un boom de nuestra capacidad para crear moléculas. Para hacernos una idea, la síntesis de estricnina (una de las moléculas más complejas que conocemos) ahora es 7.000 veces más eficiente que antes de que los desarrollo de Liste y MacMillan viera la luz. Y todo gracias a una idea tan rematadamente simple que llevaba delante de los científicos décadas sin que nadie la viera. Como dicen en Suecia, «a veces las ideas simples suelen ser las más difícles de imaginar».

Imagen | Chromatograph

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