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La biolog�a estructural es la ciencia joven y revolucionaria de la segunda mitad del siglo XX (Watson y Crick, 1953) que nos revel� la estructura �nica de la doble h�lice del ADN, explicando el mecanismo de la duplicaci�n del material gen�tico con una escultura molecular maravillosa. Una d�cada m�s tarde, y tras una labor ardua y penosa, Kendrew y Perutz revelaron por primera vez, a escala at�mica, las contorsiones viscerales de las estructuras de las primeras prote�nas (hemoglobina y mioglobina). Enterrada en su complejidad at�mica (varios miles de �tomos), las estructuras escond�an el secreto de su funci�n como transportadoras de ox�geno.

Estos descubrimientos fueron el origen de la multitud de estructuras tridimensionales de macromol�culas biol�gicas que se han determinado hasta el momento. El Protein Data Bank (PDB, accesible en la direcci�n de Internet www.rcsb.org) contiene en la actualidad m�s de 40.000 estructuras, y se siguen descubriendo diariamente en los laboratorios del mundo al ritmo de 5.000 anuales.

Las estructuras iluminan y explican a nivel at�mico multitud de fen�menos bioqu�micos, gen�ticos, biol�gicos y m�dicos, y probablemente servir�n para descubrir nuevas aplicaciones terap�uticas. Esta galer�a enorme de estructuras representa una extensi�n -a nivel at�mico- de la tradici�n anat�mica que empez� con Andrea Vesalio en el Renacimiento y continu� a nivel celular con George Palade en la primera mitad del siglo XX.

El bistur� de la biolog�a estructural at�mica de nuestro siglo ha resultado ser los intensos Rayos X emitidos por los sincrotrones. Los sincrotrones actuales son aceleradores de electrones dise�ados especialmente para producir radiaciones con una longitud de onda (propiedad an�loga al color en la radiaci�n visible) variable que permite analizar estructuralmente una gran variedad de materiales, tanto biol�gicos como inertes.

�ste es precisamente el objetivo del sincrotr�n ALBA, que se est� construyendo en la actualidad en Catalu�a. El proyecto es construir el anillo donde circular�n los electrones en una �rbita circular y completar una serie de estaciones alrededor que aprovechar�n de forma �nica las caracter�sticas de la radiaci�n emitida (longitud de onda, intensidad, enfoque y otras) para efectuar distintos experimentos. Los experimentos tendr�n como objetivo: examinar la organizaci�n de la materia (cristalina o amorfa); obtener la estructura de materiales cristalinos (prote�nas, complejos macromoleculares); identificar los elementos o especies qu�micas que est�n presentes, o producir im�genes detalladas de las muestras, adem�s de muchas otras posibilidades.

�Hacia d�nde ir� la biolog�a estructural en nuestro siglo? �Ser� posible que a esta etapa de madurez tan extraordinaria le siga un periodo de oscuridad y anonimato, enterrada bajo todas aquellas ciencias a las que ha transformado? Los mismos bi�logos estructurales se est�n planteando esta pregunta cr�tica, ya que los m�todos desarrollados en los �ltimos 40 a�os para resolver esa multitud de estructuras al a�o est�n ya bien establecidos y codificados en algoritmos y programas de computadora que las personas no expertas pueden utilizar, sin consultar con los cristal�grafos. �Desaparecer� la biolog�a estructural de nuestro cat�logo de ciencias din�micas para esconderse en una vejez an�nima, o resurgir� de nuevo con el impulso de nuevas t�cnicas?

En cierta forma, la respuesta a esta pregunta est� relacionada con la respuesta a una pregunta simple que se repite en las clases de ciencias naturales a lo largo de todo el proceso educativo: �cu�les son los estados de la materia? La respuesta se suele considerar elemental: s�lido, l�quido y gaseoso; todo el mundo sabe eso, �no? Esa respuesta tan simple no considera expl�citamente a los seres vivos. Ignora la multitud de organismos que pueblan nuestros mares, pululan en el aire o se multiplican en el suelo. Desde los virus y bacterias diminutos hasta las hermosas ballenas del oc�ano, e incluy�ndonos a nosotros mismos. Nuestros cuerpos tienen consistencia por la presencia de elementos s�lidos (por ejemplo, los huesos), funcionan gracias a la circulaci�n de l�quidos vitales (la sangre) e intercambian con el exterior gases (aire, anh�drido carb�nico) que son cr�ticos para los procesos biol�gicos.

El intercambio de materia, energ�a e informaci�n con el medio que les rodea es precisamente lo que caracteriza a los seres vivos y los separa de la materia inerte. Termodin�micamente, los seres vivos son sistemas abiertos. Esta caracter�stica es la clave para entender el concepto de vivo frente a no vivo, y representa algo m�s tangible que los conceptos de esp�ritu, alma o el�n vital, entre otros, que se han usado a lo largo del tiempo para explicar esa dicotom�a fundamental. La combinaci�n de ser sistemas termodin�micamente abiertos y estar compuestos de entidades moleculares extremadamente complejas (prote�nas, �cidos nucleicos, l�pidos, iones, etc�tera) caracteriza plenamente a los seres vivos y apunta a su riqueza estructural y funcional.

Los bi�logos estructurales actuales se han dado cuenta de que para entender el funcionamiento de los organismos m�s all� de sus partes integrantes tienen que extender sus estudios estructurales en dos direcciones aparentemente opuestas. En las revistas especializadas se ha sugerido que los bi�logos estructurales actuales han de abandonar los confines de las t�cnicas que conocen bien (cristalograf�a de macromol�culas, microscop�a) y navegar hacia el este y el oeste de este meridiano, tratando de descubrir otros continentes estructurales.

Por el este, digamos, han de tratar de establecer t�cnicas experimentales que les permitan obtener la estructura de entidades moleculares complejas usando muestras sin cristalizar, usando los sincrotrones de la cuarta generaci�n o X-ray Free Electron Lasers (XFEL) con unas intensidades y coherencia muy superiores a las actuales. Los experimentos iniciales para establecer esta t�cnica experimental se est�n llevando a cabo ahora en el m�s avanzado de los XFEL (llamado FLASH), recientemente estrenado en Alemania.

Por el oeste, las nuevas t�cnicas de reconstrucci�n de im�genes usando radiaci�n de sincrotrones (Diffraction Enhanced Imaging, DEI) permiten ver de forma detallad�sima los �rganos y tejidos de poco contraste (por ejemplo, los pulmones y cart�lagos) en estados normales y patol�gicos.

A medida que los bi�logos estructurales naveguen durante el siglo XXI en estas dos direcciones aparentemente opuestas, se encontrar�n m�s tarde al otro lado de la esfera y se dar�n cuenta de que su conocimiento del funcionamiento y operaci�n de los seres vivos ser� muy superior al que tenemos en la actualidad.

Publicado originalmente en El Pa�s (Espa�a)