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  • Investigación y Ciencia
  • Julio 2017Nº 490

Química

Filmar el movimiento de las moléculas

Ya es posible componer «películas moleculares» con fotogramas tomados en milésimas de billonésima de segundo. La técnica promete revelar los secretos de numerosas reacciones bioquímicas.

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En un laboratorio subterráneo situado bajo las colinas de Palo Alto, en California, los científicos ultimaban los preparativos para llevar a cabo una serie de explosiones. Su plan era hacer estallar diminutos cristales de proteínas para revelar uno de los secretos mejor guardados de la naturaleza: los procesos mediante los cuales la fotosíntesis convierte la luz en energía química. El eventual premio: un paso hacia una energía limpia e ilimitada.

Era diciembre de 2009, y un equipo de investigadores y estudiantes faltos de sueño llevaba trabajando varios días con el láser de rayos X más potente del mundo, la Fuente de Luz Coherente del Acelerador Lineal de Stanford (LCLS), capaz de acelerar electrones hasta casi la velocidad de la luz. Un grupo ajustaba los inyectores que lanzarían los cristales de proteínas hacia el haz de rayos X. Otro cargaba el inyector con nuevos cristales de un complejo proteico clave en la fotosíntesis, el fotosistema I.

Al final de los más de tres kilómetros del túnel del acelerador, los cristales emprendían su marcha hacia la intensa luz del láser. Pero, antes de que explotasen, cada uno era «fotografiado» con una nueva técnica que promete revolucionar nuestro conocimiento de la biología a las escalas más pequeñas. Gracias a ella, hoy podemos ensamblar rápidas secuencias de imágenes, tomadas en intervalos de femtosegundos (milésimas de billonésimas de segundo), para convertirlas en una película.

Richard Feynman dijo en una ocasión que «todo lo que hacen los seres vivos puede entenderse a partir de las sacudidas y los contoneos de los átomos». Pero nunca antes habíamos podido ver directamente cómo se mueven los átomos y las moléculas dentro de los seres vivos a esa velocidad. Nuestro método, la cristalografía en serie a escalas de femtosegundos (SFX), nos permite observar las danzas moleculares que determinan cómo afecta un fármaco a las células o cómo se transforma la energía en las reacciones químicas.

Varios equipos de investigación en distintas partes del mundo se han valido de la SFX para descubrir detalles muy finos sobre los mecanismos por los que un medicamento experimental regula la presión sanguínea, desbrozando el camino hacia mejores tratamientos contra la hipertensión. Esta técnica también ha revelado la estructura de la enzima que destruye los glóbulos rojos en la enfermedad del sueño, una dolencia letal causada por parásitos. Y ha permitido echar un primer vistazo a los pasos iniciales de la fotosíntesis que descomponen el agua en oxígeno e hidrógeno.

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