¿Qué es la química?

                   ¿Qué es la química?

 La química es una ciencia que tiene por finalidad no sólo descubrir, sino también, y sobre todo, crear, ya que es el arte de hacer compleja la materia. Para captar la lógica de la reciente evolución de la química, hay que retroceder en el tiempo y dar un salto atrás de unos cuatro mil millones de años.

La química desempeña un papel fundamental, tanto por el puesto que ocupa en las ciencias de la naturaleza y del conocimiento como por su importancia económica y su omnipresencia en nuestra vida diaria. A fuerza de estar presente por doquier se suele olvidar su existencia, e incluso corre el riesgo de pasar completamente desapercibida. Es una ciencia que no propende a ofrecerse en espectáculo, pero sin ella muchas proezas terapéuticas, hazañas espaciales y maravillas de la técnica, que todos consideramos espectaculares, no habrían visto la luz del día. La química contribuye de forma decisiva a satisfacer las necesidades de la humanidad en alimentación, medicamentos, indumentaria, vivienda, energía, materias primas, transportes y comunicaciones. También suministra materiales a la física y la industria, proporciona modelos y sustratos a la biología y la farmacología, y aporta propiedades y procedimientos a las ciencias y las técnicas en general.

Un mundo sin química estaría desprovisto de materiales sintéticos y, por lo tanto, carecería de teléfonos, ordenadores, tejidos sintéticos y cines. Sería también un mundo carente, entre otras muchas cosas, de aspirinas, jabones, champús, dentífricos, cosméticos, píldoras anticonceptivas, colas, pinturas y papel, por lo que no habría tampoco ni periódicos ni libros.

No olvidemos que la química ayuda a los historiadores del arte a descubrir algunos de los secretos de fabricación de los cuadros y esculturas que admiramos en los museos. Recordemos asimismo que permite a la policía científica analizar las muestras recogidas en el “escenario del delito” e identificar así a los culpables más rápidamente, y por último sepamos también que es ella la que descubre las sutilezas moleculares de los platos que cautivan nuestro paladar.

Junto con la física, que descifra las leyes del universo, y la biología, que descodifica las reglas de la vida, la química es la ciencia de la materia y de sus transformaciones. Su expresión más alta es la vida misma. Desempeña un papel primordial en nuestro entendimiento de los fenómenos materiales, así como en nuestra capacidad para actuar sobre ellos, modificarlos y controlarlos.

Desde hace dos siglos aproximadamente, la química molecular ha creado un vasto conjunto de moléculas y materiales cada vez más complejos. Desde la auténtica revolución que supuso la síntesis de la urea, lograda en 1828, que demostró la posibilidad de obtener una molécula orgánica a partir de un compuesto mineral, hasta la consecución de la síntesis de la vitamina B12 en el decenio de 1970, esta disciplina ha ido consolidando continuamente su poder sobre la estructura y la transformación de la materia.

La molécula como caballo de Troya

Más allá de la química molecular se extiende el inmenso ámbito de la llamada química supramolecular, que no estudia lo que ocurre dentro de las moléculas, sino más bien cómo éstas se conducen entre sí. Su objetivo es comprender y controlar su modo de interacción y la manera en que se transforman y unen, ignorando a otras moléculas. El sabio alemán Emil Fischer, Premio Nobel de Química (1902), recurrió al símil de la llave y la cerradura para enunciar este fenómeno. Hoy en día, lo denominamos “reconocimiento molecular”.

En el ámbito de la biología es donde más sorprendente resulta el papel de las interacciones moleculares: las unidades proteínicas que se unen para formar la hemoglobina; los glóbulos blancos que reconocen y destruyen los cuerpos extraños; el virus del sida que encuentra su blanco y se introduce en él; el código genético que se transmite mediante la escritura y lectura del alfabeto de las bases proteínicas, etc. Un ejemplo muy elocuente es el de la “auto organización” del virus del mosaico del tabaco, formado por una agrupación de nada menos que 2.130 proteínas simples estructuradas en una torre helicoidal.

La eficacia y elegancia de los fenómenos naturales son tan fascinantes para un químico que su tentación es tratar de reproducirlos, o de inventar nuevos procedimientos que permitan crear nuevas arquitecturas moleculares con aplicaciones múltiples. ¿Por qué no podríamos imaginar, por ejemplo, la elaboración de moléculas capaces de transportar al centro de un blanco escogido un fragmento de ADN destinado a la terapia génica? Esas moléculas serían como “caballos de Troya” que permitirían a su pasajero atravesar barreras como las membranas celulares, consideradas infranqueables.

Armados de paciencia, muchos investigadores de todo el mundo construyen –yo diría que “a la medida”– estructuras supramoleculares. Observan como las moléculas, mezcladas en aparente desorden, se encuentran de por sí solas, se reconocen y se van uniendo después paulatinamente hasta formar de manera espontánea, pero perfectamente controlada, el edificio supramolecular final.

Por eso ha surgido, inspirada por los fenómenos que se dan en la naturaleza, la idea de suscitar la aparición de ensamblajes supramoleculares y pilotarlos, esto es, llevar a cabo una “programación molecular”. El químico concebirá los “ladrillos” de base (moléculas con determinadas propiedades de estructura e interacción) y luego aplicara el “cemento” (el código de ensamblaje) que va a unirlos. Así obtendrá una superestructura mediante auto organización. La síntesis de los ladrillos moleculares capaces de auto organizarse es mucho más sencilla de lo que sería la síntesis del edificio final. Esta pista de investigación abre vastas perspectivas, sobre todo en el ámbito de las nanotecnologías: en vez de fabricar nano estructuras, se deja que éstas se fabriquen de por sí solas mediante auto organización y así se pasa de la fabricación a la auto fabricación.

Más recientemente todavía ha surgido una química denominada adaptativa, en la que el sistema efectúa de por sí solo una selección entre los ladrillos disponibles y es capaz de adaptar la constitución de sus objetos en respuesta a las solicitaciones del medio. Esta química, que yo llamo “química constitucional dinámica” tiene un matiz darwiniano.

De la materia a la vida

En el principio era la explosión original, el “Big Bang”, y la física reinaba. Luego, con temperaturas más clementes, vino la química. Las partículas formaron átomos y éstos se unieron para producir moléculas cada vez más complejas que, a su vez, se asociaron en agregados y membranas dando así a luz a las primeras células de las que brotó la vida en nuestro planeta. Esto ocurrió unos 3.800 millones de años atrás.

Desde la materia viva hasta la materia condensada, primero, y luego desde esta última hasta la materia organizada, viva y pensante, la expansión del universo nutre la evolución de la materia hacia un aumento de su complejidad mediante la auto organización y bajo la presión de la información. La tarea de la química es revelar las vías de la auto organización y trazar los caminos que conducen de la materia inerte –a través de una evolución prebiótica puramente química– al nacimiento de la vida, y de aquí a la materia viva, y luego a la materia pensante. La química nos proporciona, por consiguiente, medios para interrogar al pasado, explorar el presente y tender puentes hacia el futuro.

Por su objeto –las moléculas y los materiales–, la química expresa su fuerza creadora, su poder de producir moléculas y materiales nuevos – auténticamente nuevos porque no existían antes de ser creados– mediante recomposiciones de los átomos en combinaciones y estructuras inéditas e infinitamente variadas. Debido a la plasticidad de las formas y funciones del objeto de la química, ésta guarda una cierta semejanza con el arte. Al igual que el artista, el químico plasma en la materia los productos de su imaginación. La piedra, los sonidos y las palabras no contienen la obra que el escultor, el compositor y el escritor modelan con esos elementos. Del mismo modo, el químico crea moléculas originales, materiales nuevos y propiedades inéditas a partir de los elementos que componen la materia.