La científica del mes: Dorothy Hodgkin

La científica del mes: Dorothy Crowfoot Hodgkin

Con la cristalografía podemos desentrañar la estructura de las moléculas usando Rayos X.

Con el nacimiento del Siglo X.X. nació también la cristalografía. Pero a diferencia de lo que ocurría en otros campos de la ciencia, esos primeros años estuvieron poblados de mujeres extraordinarias.

Entre todas esas pioneras, había una que destacaba especialmente, Dorothy Crowfoot Hodgkin, la reina de las estructuras. Una mujer que transformó completamente el campo. A ella le debemos estructuras tan importantes como la de la vitamina B12, la Insulina, o la Penicilina. Una hazaña que la convertiría en la tercera mujer en ganar un Nobel de química, y la única inglesa en conseguirlo hasta la fecha. Una mujer con una historia fascinante por descubrir.

Una infancia exótica

Dorothy nació en 1910 en el Cairo. Sus padres trabajaban allí para el gobierno británico. Pasaban los inviernos en África y se trasladaban en verano a Inglaterra para ver a la familia. Pero la Primera Guerra Mundial irrumpió en 1914. Ese año, sus padres regresaron solos a Egipto, dejando a ella (4 años) y a sus hermanas pequeñas (2 años y 7 meses), a cargo de sus abuelos y familiares. Poco después los padres empezaron a trabajar como arqueólogos, mudándose a Sudán, y un poco más tarde a Jerusalén.

Un día, mientras visitaba a sus padres en unas de sus excavaciones, encontró un extraño mineral. Con la ayuda de un pequeño kit de química, descubrió que se trataba de un cristal de ilmenita. Ese cristal iniciaría un idilio que duraría toda su vida.

Ya de vuelta a Inglaterra, se pasaba las horas encerrada en el ático de su casa calentando soluciones en un mechero Bunsen y mezclándolas para crear pequeños cristales de sulfato de cobre y aluminio.

Su madre le haría otro regalo que la marcaría. Con 16 años recibió los libros que William Bragg, padre de la cristalografía, había escrito para niños. En ellos descubriría fascinada que “ya somos capaces de “ver” átomos”.

Tenía claro que quería estudiar química, pero en esos años la asignatura estaba reservada únicamente a los chicos. A pesar de ello,  ella y una amiga obtuvieron un permiso especial para poder asistir a las clases durante el instituto. Unos pocos años más tarde entraría a estudiar la carrera en la universidad de Oxford, en el prestigioso Somerville College para chicas.

La científica del mes: Dorothy Hodgkin
Fuente: Nobel Prize

Los primeros años

Por aquella época la cristalografía era una rama nueva en plena expansión, pero muchas de sus grandes figuras se encontraban en Inglaterra: William Bragg y su hijo Lawrence Bragg en Londres, y John Desmond Bernal en el  famoso Cavedish en Cambridge.

Al poco de terminar la carrera, en 1934, Dorothy entró a trabajar en el laboratorio de Bernal para hacer la tesis sobre  la estructura de los esteroides.  Era un ambiente muy enriquecedor y abierto. Bernal era un hombre especialmente carismático y de ideas progresistas y en su laboratorio las mujeres y los hombres trabajaban como iguales.

Allí tuvo la oportunidad de ser testigo de excepción de un descubrimiento que ampliaría los limites de la técnica. Bernal y su equipo consiguieron cristalizar y fotografiar la pepsina. Un descubrimiento que abría las puertas a estudiar moléculas biológicas más grandes y complejas como las proteínas.  

Por aquella época conoció a Thomas Hodgkin, con el que se casaría en 1937 y tendría 3 hijos. La situación era tan inusual, que fue la primera persona en la universidad en recibir una baja maternal pagada, años antes de que este derecho se instaurara. 

Al poco de terminar la tesis, en 1938,  le ofrecieron una beca para volver a Oxford junto a financiación para comprar un enorme aparato de Rayos X con el que hacer sus experimentos.  Así empezó a investigar por su cuenta en un pequeño laboratorio en el sótano del museo de Ciencias Naturales de Oxford, entre esqueletos y animales disecados.

Una molécula muy especial 

Fue en esos años cuando cayó en sus manos la que sería su molécula fetiche: la Insulina. Tan solo unos pocos años antes se había empezado a usar en el tratamiento de la diabetes, pero lo cierto es que aún no se sabia demasiado sobre ella. Todavía no se conocía su estructura ni como funcionaba.

Dorothy consiguió irradiar un primer cristal y obtener su patrón de difracción. Gracias eso publicaría su primer articulo en solitario en el que comentaba que si era posible obtener una imagen también podría descifrarse su estructura. Todavía tendrían que pasar muchos años hasta que pudiera lograrlo. Cuanto más compleja y grande es la molécula, más difícil se hace el proceso. Hacen falta miles de cálculos para poder resolver el puzle.

Dorothy tenia claro que hacia falta desarrollar nuevas técnicas analíticas. Su punto flaco siempre fueron las matemáticas, pero lejos de rendirse creo en el departamento un enorme equipo de matemáticos y programadores para trabajar en ello. Usaban las viejas maquinas de tarjetas perforadas para realizar los cálculos. Tenían que esperar a que fuera de noche y nadie del edificio las estuviera usando para ponerlas a trabajar.

Qué es la cristalografía de rayos X

La cristalografía de rayos X es una técnica muy poderosa para averiguar la estructura de una sustancia, es decir, cómo se organizan sus átomos en el espacio.

Para empezar hay que conseguir la sustancia pura. Eliminar cualquier impureza o contaminante que pueda afectar el resultado y añadir ruido a la foto.

Después hay que lograr un cristal, es decir, que todas las moléculas se coloquen de forma ordenada formando “una red”. Una vez conseguido, se dispara el cristal con rayos X y se “fotografía” desde todos los ángulos posibles. De esta manera se obtienen lo que llamamos patrones de difracción. Cada patrón es una serie de puntos oscuros y zonas blancas que esconden la estructura. Para desvelarla hay que usar complejos cálculos matemáticos que acabaran diciendo en qué lugar exacto se encuentra cada pieza del puzle, cada átomo de la molécula.

Tiempos de guerra y antibióticos

Al inicio de la década de los cuarenta Howard Florey y Ernest Chain habían logrado purificar la famosa Penicilina de Alexander Fleming. En plena Segunda Guerra Mundial el antibiótico era vital para tratar a los heridos. Los más famosos químicos ingleses y americanos andaban como locos tratando de esclarecer su composición química. Durante esa época la investigación que se estaba haciendo en Reino Unido estaba parada, y todo los recursos se movilizaron en estudios con interés militar. Florey y Chain pasarían una muestra del antibiótico a Dorothy, que en 1945 consiguió desentrañar su estructura, aunque por motivos militares el secreto no sería desvelado hasta 1949.

El descubrimiento supuso una autentica revolución. Una joven había desvelado el misterio usando cristalografía de Rayos X en vez de los clásicos métodos químicos. Además, se trataba de una estructura totalmente novedosa que no se creía posible hasta la fecha: un anillo de 3 carbonos y nitrógeno. Pero sobre todo, conocer la estructura permitió sintetizar penicilina sintética en vez de extraerla directamente del hongo, lo que abarato y simplifico enormemente el proceso. Gracias a eso se salvarían millones de vida. 

La científica del mes: Dorothy Hodgkin
Modelo molecular de la estructura de la penicilina. Fuente: Science Museum London vía CC BY-NC-SA 4.0

Unos años más tarde, en 1955, llegaría el turno de la Vitamina B12. Una molécula cuatro veces más grande que la penicilina. Hicieron falta 8 años, una multitud de gente y el uso de análisis computacional para lograr resolver la estructura.

 «como romper la barrera del sonido» en cristalografía. Sir Lawrence Bragg,  una de las eminencia en el campo, describió así el descubrimiento de la estructura.

Hodgkin se convirtió en una persona tremendamente valorada y respetada en el campo. Tenia muchísima maña en crear los cristales, pero también una gran memoria y visión espacial para ordenar mentalmente sus estructuras en 3 dimensiones. A ella le llegaban las muestras más complicadas y era consultada por multitud de colegas. Rosalind franklin le llevó su famosa Foto 51 para discutir con ella sus ideas, y Dorothy la describiría como la mejor foto que jamás había visto.

Poco después, en 1953, sería también una de las primeras personas en ver la estructura del ADN de Watson y Crick antes de que se publicara.

La llegada del Nobel

A pesar de todos su logros, los grandes premios se le escapaban.  En 1962, Perutz y Kendrew ganarían el Nobel de Química por sus trabajos en cristalografía. Perutz diría públicamente que estaba avergonzado de ganarlo antes que ella: “…cuyos grandes descubrimientos se habían hecho con una habilidad tan fantástica y una visión química tan profunda, que preceden a la mía propia.” 

A partir de eses momento, el propio Perutz presionó para que Dorothy también lograra su reconocimiento, y dos años después y tras varias rondas de votación, finalmente ganaría el Nobel.  Se convirtió así en la tercera mujer en ganar un Nobel de química, siguiendo los pasos de Marie Curie e Irene Curie.

Su gran descubrimiento

Pero la insulina seguía sin resolverse. Con un tamaño 46 veces más grandes que la  penicilina, y 4 que la Vitamina B12, se resistía.  Finalmente, 34 años después de que tomara esa primera foto, y 35 desde que se cruzara en su camino, pudo desentrañar el misterio.  Un logro que hubiera sido imposible sin el desarrollo de la técnica y la introducción de la informática.  Gracias a su descubrimiento, se ha podido optimizar la hormona y mejorar el tratamiento de miles de pacientes de diabetes. 

La científica del mes: Dorothy Hodgkin

Una activista por la paz

A raíz del premio Nobel y de su estructura de la insulina, comenzó a recorrer medio mundo dando charlas sobre la diabetes e intentando concienciar a la población sobre cómo evitarla.

Además de todos sus logros científicos, Dorothy Hodgkin fue una activista por  la paz durante toda su vida. Hizo campaña contra la guerra de Vietnam y las armas nucleares y fue presidenta de las Conferencias Pungash, una  serie de reuniones entre científicos, filósofos y humanistas para evitar la proliferación de armas de destrucción masiva.

Fue también una defensora de la ciencia sin fronteras. Trabajo durante años para acercar la ciencia entre los diferentes países,  sobre todo con China y Rusia durante la guerra fría.

Sin duda, Dorothy Hodgkin fue una científica excepcional. Sus descubrimientos tuvieron un impacto gigantesco en la salud y vida de millones de personas.  Pero además, su trabajo supuso toda un revolución en el campo de la cristalografía. Amplió los límites de la técnica y tuvo el coraje  y la habilidad de estudiar moléculas mucho más complejas de lo que jamás se había hecho. Una pionera que introdujo la programación  y las nuevas tecnologías y sentaría las bases para la cristalografía tal y como la conocemos hoy en día.

UN PAR DE DATOS EXTRA:

  • Nació el 12 de mayo de 1910 en el Cairo.
  • Se graduó en Oxford de Química con honores.
  • En 1937 obtiene el doctorado en Cambridge bajo la dirección de J.D. Bernal.
  • Descubrió la estructura de la penicilina en 1945.
  • En 1946 formó parte de la fundación de la Unión Internacional de Cristalografía.
  • En el año 1955 resolvió  la estructura de la vitamina B12.
  • Logró el Premio Nobel de Química en 1964.
  • En 1965 ganó la Orden del Merito británica.
  • En el año 1969 descifró la estructura de la Insulina después de 35 años trabajando en ella.
  • Estuvo casada con Thomas Hodgkin con el que tuvo 3 hijos
  • Murió en 1994 en Inglaterra. 
La científica del mes: Dorothy Hodgkin
Fuente: National Portrait Gallery vía CC BY-NC-ND 3.0

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