El 10 de mayo de 1901 nacía John Desmond Bernal (1901-1971) en Irlanda (en aquella época aún pertenecía al Reino Unido). Bernal fue uno de los científicos más destacados del siglo XX, con múltiples y variadas inquietudes, tanto científicas como humanas y sociales. Además fue un gran maestro que transmitió el valor de la ciencia a sus discípulos; algunos muy destacados. En Ciencia abrió numerosos caminos que luego dejó que algunos discípulos desarrollaron, demostrando una gran generosidad. Desde muy joven destacó por su gran capacidad intelectual, recibiendo el apodo de sage, por el que fue conocido toda su vida.
Tras estudiar Física en la Universidad de Cambridge, realizó la tesis doctoral con William H. Bragg (1862-1942, Premio Nobel de Física en 1915) en la Royal Institution (1923-1927), donde determinó la estructura del grafito en 1924, siendo ésta una contribución esencial para entender el enlace, la estructura molecular y las interacciones no covalentes de compuestos orgánicos. El artículo describiendo la estructura del grafito se puede descargar aquí. En esa publicación se propone un modelo de interacción de las láminas de grafeno (aún no se llamaba así) que constituyen el grafito.
Durante su estancia en la Royal Institution investigó la estructura de aleaciones, determinando la del bronce (aleación de cobre y estaño). En este periodo realizó importantes contribuciones en el diseño y fabricación de instrumentación científica útil en cristalografía, como un goniómetro que creó en 1927 y que se usó durante décadas en equipamiento cristalográfico. También en esta época, Bernal contrtibuyó al desarrollo teórico que permitió determinar estructuras cristalinas a paratir de los datos de difracción de rayops X. Hay que tener en cuenta que en aquella época, la Cristalografía química era un área científica nueva en la que había que crear el fundamento experimental y teórico; en este último caso, con cálculos muy laboriosos realizados manualmente.
En 1927 fue contratado por la Universidad de Cambridge donde permaneció hasta 1937, cuando fue nombrado catedrático de Física del Birbeck College de la Universidad de Londres, donde estuvo hasta 1963, en el que le nombraron director del, recién creado, departamento de Cristalografía de la Universidad de Londres, en el que permaneció hasta su retirada en 1968.
Bernal fue un gran y generoso maestro de sus discípulos. Algunos de los más destacados discípulos fueros galardonados con el Premio Nobel: Dorothy Crowfoot-Hodgkin (1910-1994, Premio Nobel de Química en 1964; en la primera imagen), Max Perutz (1914-2002, Premio Nobel de Química en 1962) y Aaron Klug (1926, Premio Nobel de Química en 1982). Además de ser discípulos de Bernal y recibir tan alto galardón, los tres científicos hicieron contribuciones muy importantes en biología estructural, determinando la estructura de moléculas con importantes papeles biológicos. Los tres comenzaron su investigación en esta área con la supervisión de Bernal.
La primera imagen muestra algunos de los logros de Crowfoot-Hodgkin, por loa que fue galardonada con el Premio Nobel (especialmente por su trabajo con la vitamina B12). La segunda imagen muestra a Perutz con el modelo de la hemoglobina, que fue la primera proteína cuya estructura tridimensional se determinó por difracción de rayos X, y a la que dedicó prácticamente toda su carrera científica. Klug estudió la interacción entre proteínas y ácidos nucleicos; para ello desarrolló métodos estructurales basados en la difracción de electrones, que permitió elucidar la estructura de virus.
Una característica de Bernal como investigador es que fue pionero en numerosos temas importantes, como los ya mencionados de las estructuras del grafito, de las aleaciones y de las moléculas de interés biológico. Pero una vez que comenzaba el tema, era muy generoso, dejando que sus discípulos continuasen con los temas.
Sin duda alguna, Bernal fue uno de los iniciadores indiscutibles de la aplicación de la cristalografía al estudio de la estructura de las moléculas de interés biológico y sus papel en los procesos biológicos. En esta área investigó la estructura de aminoácidos, proteínas, virus y esteroides. Gracias a los trabajos de Bernal y su equipo se vio que era factible el estudio cristalográfico de las proteínas (Crowfoot-Hodgkin y Perutz) y de sus interacciones con ácidos nucleicos, que condujo a la estructura de los virus (Klug). En colaboración con Crowfoot-Hodgkin, determinó la estructurta de esteroles relacionados con el colesterol, lo que permitió corregir la estructura entonces aceptada del colesterol; lo que constituyó un hito en la historia de la Química orgánica estructural.
La molécula de interés biológico más importante es, sin duda, el agua. En 1933, Bernal estudió la estructura del agua, proponiendo la distribución tetraédrica de carga, que es el modelo aceptado para la molécula de agua, así como intteracciones intermoleculares (en la imagen, Bernal con el modelo del aguaa). Esta investigación, también pionera, dio lugar a un prolongado estudio de la estructura de los líquidos, llegando a elaborar una teoría general en 1958.
Otras investigaciones cristalográficas destacadas y pionera de Bernal fueron el estudio estructural de los enlaces de hidrógeno, en los que hay que destacar en relación con la estructura de los hidróxidos metálicos (1935).
También hay que destacar sus investigaciones en cemento, que comenzó en 1945, tras su servicio científico en el ejército británico durante la II Guerra Mundial. Aunque en aquella época se creía que esta área estaba muy evolucionada, Bernal se percató de que el estudio estructural de los poliformos de silicato de calcio podría ser de utilidad para poder fabricar cemento de más calidad. No se equivocó. Aunque, una vez más, Bernal sólo hizo los estudios preliminares, su aportación permitió el trabajo de muchos investigadores en cemento en las décadas siguientes.
Por desgracia, a partir de 1963 empezó a sufrir hemorragias cerebrales. A pesar de su delicada salud, continuó trabajando hasta el año 1968; dirigiendo, desde su fundación en 1963, el departamento de Cristalografía de la Universidad de Londres. Falleció el 15 de septiembre de 1971.
Somos muchos los que pensamos que Bernal fue merecedor de un Premio Nobel. Quizás su dispersión en muchos temas y no llegar a centrase sólo en uno le perjudicó en este sentido. Estas breves notas sobre su labor científica demuestran que Bernal fue un auténtico gigante sobre el que otros grandes científicos se han subido. Por ello, merece un lugar de honor en la historia de la Ciencia.
Bernal era una persona de múltiples inquietudes. Relacionadas con la ciencia, también investigó en el origen de la vida y en geoquímica. Además, fue un gran historiador y filósofo de la ciencia (dos áreas relacionadas), estando especialmente interesado en las implicaciones sociales de la Ciencia, con obras importantes en este campo como The Social Function of Science (1938) y Science in History (1954).
Bernal fue también un activista político formando parte de movimientos por la paz y en contra de la guerra fría.
Nota: Este post participa en la XLVII Edición del Carnaval de la Química (edición Ag), que organiza la excelente divulgadora Marta Macho (@MartaMachoS).
Bernardo Herradon (@QuimicaSociedad)
