Jerome Karle, descifrador de cristales

En julio de 2012, la Asamblea General de las Naciones Unidas proclamó 2014 como Año Internacional de la Cristalografía. Esa iniciativa hace justicia a una ciencia cuya contribución al entendimiento del mundo que nos rodea y al bienestar de la humanidad ha sido y es enorme y que cuenta en su haber con un vasto plantel de Premios Nobel. Uno de ellos, Jerome Karle, falleció el pasado 6 de junio. Su contribución al desarrollo de métodos directos para resolver estructuras moleculares revolucionó para siempre la química, la bioquímica y la farmacología.

En 1912, Walter Friedrich y Paul Knipping demostraron que los cristales estaban formados por disposiciones regulares de átomos, y que cuando se iluminaban con rayos X, esa disposición creaba un cierto número de haces difractados que se revelaba como un patrón regular de puntos en una placa fotográfica. Max Von Laue demostró que la distancia y ángulos entre esos puntos estaba relacionada con la disposición de los átomos en el cristal y por ello recibió el premio Nobel en 1914. Ese mismo año, los Bragg, William padre y Lawrence hijo, determinaron la estructura del cloruro de sodio -—la sal de mesa—, y al año siguiente también recibieron el Nobel. Demostraron que cada plano de la estructura era como un tablero de ajedrez en el que el cloro ocupaba las casillas blancas y el sodio las negras. La estructura tridimensional se conseguía apilando tableros de ajedrez de forma que las casillas blancas de tablero superior quedaran sobre la negras del inferior. A la sal común le siguieron otras estructuras también sencillas como la del diamante, el cobre o la pirita. Pero conseguir desvelar estructuras moleculares con un mayor número de átomos entre ellos era una empresa casi imposible hasta que Jerome Karle y Herbert Hauptman hallaron la solución. Desvelar esa información era muy importante porque con ella se llegaría a entender la reactividad de los compuestos químicos y en último término, relacionar sus estructuras con la función biológica que realizan o con sus propiedades terapéuticas.

Jerome Karle nació el 18 de junio de 1918 en Nueva York en el seno de una familia de inmigrantes judíos del este Europa. Cursó los estudios de bachillerato en el City College de Nueva York. Máster por la Universidad de Harvard, recibió su doctorado en la Universidad de Michigan, donde conoció a la que sería su esposa y colaboradora durante toda la vida, Isabella Karle. Durante la II Guerra Mundial ambos se enrolaron durante unos meses en el Proyecto Manhattan, pero desarrollaron la totalidad de su carrera científica en los laboratorios de la Marina Norteamericana, donde Jerome llegó a ser director del Laboratorio de Estructura de la Materia. Allí fue donde junto con su antiguo compañero del City College, el matemático Herbert Hauptman, fallecido en 2011, resolvió los problemas que cerraban el paso a la determinación de la estructuras de fármacos y compuestos químicos complejos. El principal escollo era encontrar en la distribución e intensidad de esos puntos de las placas fotográficas, la fase de las ondas que cada átomo emitía y sin lo que era imposible establecer sus posiciones en la estructura. Por encontrar la solución al llamado problema de las fases ambos recibieron el Premio Nobel de Química en 1985. Que se sepa, ni Hauptman ni Karle jamás resolvieron una estructura cristalina. Lo empezó a hacer por ellos Isabella Karle, (de soltera Lugoski), la esposa de Jerome. Ella fue quien llevó al terreno práctico las complicadas formulaciones y logró resolver algunas estructuras de moléculas como esteroides, alcaloides y toxinas, demostrando la utilidad de la solución matemática propuesta por su esposo y por Hauptman, en la que por cierto, pocos creían. Aun así, encontrar la solución correcta de esas estructuras cristalinas era un trabajo ímprobo. Michael Woolfson, junto con otros colegas, introdujo algoritmos computacionales para acelerar la metodología, y hoy en día, la resolución de moléculas de cientos de átomos es una práctica rutinaria para cristalógrafos expertos.

Jerome Karle presidió la Asociación Americana de Cristalografía en 1972 y la Unión Internacional de Cristalografía entre 1981 y 1984. Fue además miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE UU y de la Sociedad Filosófica Americana.

Juan Manuel García Ruiz es profesor de Investigación del CSIC.