0. Introducción. Bienvenidos al mundo de la Cristalografía
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Composición sobre la Cristalografía: cristales, difracción, densidad electrónica y estructura molecular¿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 el grafito escribe sobre el papel y la seda es fuerte?; ¿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.
 
Max Perutz, julio de 1996 (Churchill College, Cambridge)


Con estas palabras, pronunciadas por el laureado Nobel
Max Perutz, abrimos estas páginas (*), probablemente nunca acabadas, que pretenden guiar al lector interesado en el fascinante mundo de la Cristalografía, una parte del saber bien entroncada en la Ciencia actual y gracias a la cual hemos podido averiguar, a través del esfuerzo de muchas personas y durante muchos años, cómo son los cristales, cómo son las moléculas, las hormonas, los ácidos nucleicos, los enzimas, las proteínas ..., a qué se deben sus propiedades y cómo podemos entender su funcionamiento en una reacción química, en un tubo de ensayo, o en el interior de un ser vivo.

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 electromagnética, de longitud de onda del orden de 10-10 metros, y que la estructura interna de los cristales era discreta y periódica, en redes tridimensionales, con separaciones de ese orden. Estos hechos provocaron que, ya desde el pasado siglo XX, la Cristalografía se convirtiera en una de las disciplinas básicas para muchas ramas de la Ciencia, y en especial de la Física y Química de la materia condensada, de la Biología y de la Biomedicina. 

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 comprender,  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 nuestras 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 no es un sueño pensar que podremos combatirlos con herramientas alternativas a los antibióticos.

Más aun, habida cuenta de que las biomoléculas son las máquinas de la vida, como las máquinas mecánicas con partes móviles, éstas modifican su estructura en el curso de la realización de sus respectivas tareas. Por lo tanto, sería muy esclarecedor poder seguir estas modificaciones y ver el movimiento de las partes móviles, como en una película. Pero para hacer una película de un objeto en movimiento, es necesario tomar muchas instantáneas, y un movimiento muy rápido requiere un tiempo de exposición muy corto y una mayor cantidad de instantáneas para evitar que las imágenes se vean borrosas. Aquí es donde la duración ultracorta de los pulsos del XFEL (X-ray Free Electron Laser = rayos X producidos por un láser de electrones libres) garantiza imágenes nítidas y no borrosas de procesos muy rápidos (XFEL europeo).

Nos permitimos indicarle que, para entrar en materia, puede Vd. comenzar por obtener una visión general sobre la Cristalografía, y si puede Vd. entender inglés, le sugerimos que disfrute de los vídeos recogidos por la Unión Internacional de Cristalografía a través de este enlace. Una selección de dichos vídeos se muestran a continuación:

En cualquier caso, le reiteramos que empiece Vd. por obtener una visión general sobre la Cristalografía y, si le interesa, intente leer con tranquilidad y ahondar en el contenido de las restantes páginas, cuyo enlace verá Vd. en el menú de la izquierda (si no ve Vd. ese menú, por favor, pinche aquí). Que lo disfrute!
 


(*) Trabajamos para completar estas páginas y poderlas ofrecer al lector interesado; pero como es obvio, no estamos a salvo de errores, ni de incoherencias, ni de omisiones. Estamos muy agradecidos a varios lectores expertos que nos han ayudado a corregir algunos pequeños errores inadvertidos, o que han mejorado la redacción de algunas partes del texto. Cualquier cosa que advierta en este sentido, por favor, hágalo saber a Martín Martínez Ripoll.

Estas páginas fueron anunciadas por la Unión Internacional de Cristalografía (IUCr) y se seleccionaron como uno de los sitios web de interés para el aprendizaje y educación en cristalografía. Se recogieron como tal en la web conmemorativa del Año Internacional de la Cristalografía y fueron sugeridas como ejemplo de fuente de aprendizaje para los laboratorios asociados a la UNESCO en la competición de crecimiento cristalino (incluso en versiones posteriores de esta competición). El Cambridge Crystallographic Data  Centre ofrece igualmente esta web en su apartado denominado DECOR (Database of Educational Crystallographic Online Resources).

Martín Martínez Ripoll (1946- ) y Félix Hernández Cano (1941-2005+) fueron coautores de una primera versión de estas páginas en los albores de la década de 1990. Paralelamente, Posteriormente, en 2002, distribuyeron una presentación en PowerPoint, dedicada a llamar la atención de los jóvenes estudiantes, sobre la enigmática belleza del mundo cristalográfico.... Dicha presentación, denominada XTAL RUNNER (totalmente libre de virus) se puede obtener desde este enlace... Igualmente ofrecemos la posibilidad de leer una corta publicación generalista, de aquellos años, titulada Cristalografía: Trasgrediendo los Límites. Y hoy nos preguntamos, ¿dónde han quedado "aquellos tiempos de gloria"?



Aclaraciones relevantes:

Licencia de Creative Commons"Crystallography-Cristalografia", por Martín Martínez-Ripoll (Departmento de Cristalografía y Biología Estructural), está protegida por una Licencia Creative Commons Reconocimiento + NoComercial 4.0.
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