Linus Carl Pauling Papers (1901-1994)
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Miguel Leopoldo Alvarado Saldaña
Oct 3, 2021, 12:48:57 AM10/3/21
to NUTRICIÓN ORTOMOLECULAR
Linus Carl Pauling Papers (1901-1994)
Linus Carl Pauling Papers (1901-1994). Linus Pauling fue un genio que modernizó la química en el siglo XX. Introdujo la aplicación de los métodos de la mecánica cuántica a la química, siendo uno de los fundadores de la química cuántica. A partir de estos estudios, se tuvo una imagen más clara de las estructuras atómicas y del enlace químico. Fue pionero en la aplicación de los métodos de determinación de estructuras químicas para caracterizar sustancias químicas (iónicos o moleculares) y relacionar esa información para explicar fenómenos químicos, incluyendo la función biológica, y relacionándola con la estructura. Fue el gran maestro de la química estructural. Pauling estaba convencido de que entender la estructura es la clave para descifrar algunos de los misterios del universo. Su interés en biología y su amplio conocimiento de la química estructural, le convirtió en uno de los funadadores de las nuevas disciplinas de la biología molecular y la biomedicina.
Pauling
nació en Oregon el 28 de febrero de 1901. Quedó huérfano de padre
siendo muy joven. Por problemas económicos familiares, se le recomendó
que estudiase una carrera práctica que le permitiese encontrar trabajo
pronto. Por eso eligió estudiar ingeniería química en la Oregon State
University (OSU), graduándose en 1922.
Desde
muy joven, pensaba que la física era fundamental para entender el
comportamiento químico y decidió realizar la tesis doctoral en química
física. Solicito realizar la tesis en el grupo de Arthur Noyes, en el
Instituto Tecnológico de California (Caltech), uno de los químicos
físicos más prestigiosos de la época. Parece ser que Noyes dudó en su
contratación porque Pauling era un ingeniero químico que no había
asistido a cursos de química física avanzada. Sin embargo, convenció a
Noyes y éste le admitió en su grupo; donde terminó la tesis en 1925.
Becado
por la Fundación Guggenheim (en la época en la que ser becario era un
honor y no era una palabra denigrada como actualmente) realizó estancias
postdoctorales entre 1926 y 1927. Reconociendo el papel que la ciencia
europea estaba realizando para entender la estructura de la materia,
trabajó en Copenhage con Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922), en
Münich con Arnold Sommerfeld (no recibió el Premio Nobel, pero lo
mereció varias veces), en Londres con William H. Bragg (Premio Nobel de
Física en 1915) y en Göttingen con Max Born (Premio Nobel de Física en
1954).
Sin
duda, recibió una excelente formación teórica y experimental en
mecánica cuántica y en cristalografía; en definitiva, en las estructuras
de sustancias químicas, ya sean átomos, sales o moléculas.
De
vuelta a Estados Unidos, fue contratado como profesor en Caltech donde
permaneció hasta su jubilación en 1973. Tras esta fecha y hasta su
muerte, el 19 de agosto de 1994, Pauling trabajó como profesor emérito
en la Stanford University, donde se creó el Linus Pauling Institute
(LPI). Pauling investigó de manera continuada durante 72 años, siendo un
testigo privilegiado y protagonista del mayor desarrollo de la historia
de la química. Posteriormente, su legado fue trasladado desde el LPI a
su Alma Mater, la OSU.
Pauling
fue un excelente docente y divulgador de la ciencia. En esta última
faceta era frecuente su participación en medios diversos explicando
ciencia. Un ejemplo se puede encontrar en el vídeo http://www.youtube.com/watch?v=KDDQMTfMZxE.
En
su faceta docente, parece que era un profesor espectacular al que le
gustaba ilustrar sus explicaciones teóricas con demostraciones prácticas
en clase. Hay una característica que le iguala con Mendeleev. Cuando
éste tuvo que explicar Química general a sus alumnos de primer curso de
la Universidad de San Petersburgo, no encontró ningún libro de texto que
le satisficiera; por lo que decidió escribir su libro Principios de
química, cuya redacción le inspiró para crear la tabla periódica. Lo
mismo le pasó a Pauling. Cuando tuvo que explicar Química general a
alumnos de primer curso de Caltech, se dio cuenta que lo mejor era
escribir su propio libro de texto. Así nació su libro General Chemistry,
cuya primera edición se publicó en 1947, constituyendo un clásico de la
enseñanza de la química desde entonces.
Realizó
aportaciones fundamentales en las bases teóricas de la química, usando
la mecánica cuántica para explicar la estructura molecular y el enlace
químico. Introdujo conceptos fundamentales como la resonancia y la
hibridación. De estos estudios surgió el libro Introduction to Quantum
Mechanics with Applications to Chemistry (escrito en colaboración con E.
Bright Wilson) en 1935; un clásico en química cuántica.
Pauling
propulsó la Teoría de Enlace de Valencia (TEV) como una teoría más
química e intuitiva que la alternativa Teoría de Orbiltaes Moleculares
(TOM) para explicar el enlace y la estructura molecular. Debido que la
TOM es más fácilmente implantable en un programa computacional que la
TEV, aquella se desarrolló más que esta.
Pauling
fue un pionero en el uso de la cristalografía en química, siendo el
primer tema que desarrolló a su vuelta a Caltech en 1927. El uso de la
difracción de rayos X y de la difracción de electrones le permitió
profundizar en la estructura de compuestos inorgánicos (principalmente) y
orgánicos y empezar a entender la naturaleza del enlace químico. De
estas investigaciones surgieron las reglas de Pauling para predecir la
estructura cristalina de compuestos iónicos y la escala de
electronegatividad que desarrolló, que permitió determinar el carácter
iónico/covalente (parcial) de los enlaces químicos.
Con
estas investigaciones, Pauling se convirtió en la máxima autoridad en
química estructural de la historia. Su amplio conocimiento lo plasmó en
el libro The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules
and Crystals; publicado por primera vez en 1939, convirtiéndose en uno
de los libros científicos clásicos.
A
mediados de la década de los años 1930s, Pauling empezó a interesarse
en moléculas de interés biológico, especialmente proteínas. Pensaba que
la función podría entenderse a partir de su estructura y que ésta podría
determinarse por los métodos que él estaba usando para moléculas
pequeñas, especialmente métodos de difracción.
Ya
en 1934, en conexión con sus investigaciones sobre magnetismo de
sustancias químicas, determinó las propiedades magnéticas de la
hemoglobina. Ésta es la proteína transportadora de oxígeno en los
glóbulos rojos de la sangre en los mamíferos y su estructura y
funcionamiento son vitales para entender el mecanismo molecular del
transporte de oxígeno y las consecuencias sobre la salud que puede tener
su malfuncionamiento.
En
1940 hizo la propuesta novedosa de que la especificidad de las
interacciones biológicas se debe a la complementariedad molecular, lo
que permite explicar las interacciones entre los antígenos y anticuerpos
(con implicaciones en inmunología) y la catálisis enzimática. En esta
última área, propone que el aumento de la velocidad de una reacción
enzimática se debe a la estabilización del estado de transición por
interacción con la enzima. Esta hipótesis explica muchos resultados
experimentales y sirve para el diseño de fármacos por inhibición
enzimática.
Basándose
en la complementariedad molecular, Pauling propuso en 1946 que un gen
podría consistir en dos hebras mutuamente complementarias, un concepto
que anticipó la propuesta de Watson y Crick para la estructura del DNA.
En
los años 1940s, Pauling creó el área de la medicina molecular al
proponer que la anemia falciforme estaba causada por la mutación de un
único aminoácido de los 457 que forman la cadena monomérica de
hemoglobina.
En
1948 propuso las estructuras secundarias de las cadenas peptídicas: la
hélice alfa y la lámina beta. Su propuesta fue teórica basada en el
empleo de modelos moleculares y su profundo conocimiento de la
estructura molecular e interacciones no covalente. Poco después se
encontró experimentalmente (por difracción de rayos X) que estas
propuestas eran motivos estructurales frecuentes en la estructura de
péptidos y proteínas.
Con
sus propuestas y resultados experimentales sobre la estructura de
proteínas, mecanismos de reacciones enzimáticas, complementariedad de
proteínas y ácidos nucleicos, y en medicina molecular; se puede
considerar a Pauling uno de los fundadores de la biología molecular y su
moderna ramificación, la biomedicina.
En
la época del Macarthismo en Estados Unidos, estuvo castigado sin
pasaporte, lo que le impidió viajar a Inglaterra a para ver las
fotografías de la difracción de rayos X tomadas por Rosalind Franklin.
Si hubiese visto las fotografías, seguramente hubiese propuesto la
estructura de doble hélice del DNA antes que Watson y Crick y la
historia de la ciencia hubiese cambiado. Pero esto se ciencia ficción.
Ya
en esa época había recibido el Premio Nobel de Química por sus
aportaciones a la química estructural, Pacifista convencido y activo (de
ahñi los problemas en su país), defendió el desarme nuclear. Por estas
acciones, recibió el Premio Nobel de la Paz de 1962 (entregado en 1963).
Ha sido la única persona que ha recibido dos Premios Nobel de manera
individual: Química (1954) y Paz (1962).
Pauling
defendió la hipótesis (que practicó) de que la ingesta de grandes
cantidades de vitamina C podrían ser beneficiosa para la salud general.
La vitamina C es fundamental en algunas funciones fisiológicas del
organismo, como la biosíntesis de colágeno, carnitina y algunos
neurotransmisores. La vitamina C es el cofactor de algunas enzimas como
la prolinahidroxilasa y la lisina hidroxilasa. La vitamina C también
tiene propiedades antioxidantes, siendo un agente eficaz en combatir el
estrés oxidativo. Su deficiencia causa el escorbuto.
Como
todas las vitaminas, las necesidades diarias son de unos pocos
miligramos. Pauling creía que la vitamina C causaba un beneficio general
a la salud y abogó por la ingesta maxima de vitamina C, que él mismo
practicó tomando hata 100 veces la máxima ingesta diaria de vitamina C.
Hoy en día sabemos que el consumo excesivo de vitamina C causa serios
problemas de salud, especialmente problemas renales.
Debido
a estas prácticas, a veces se ha relacionado a Pauling con la
pseudociencia. Sin embargo, Pauling no hizo pseudociencia en su
investigación sobre los efectos de la vitamina C. Hizo ciencia, sólo que
se equivocó. Plantear hipótesis y teorías que generaciones posteriores
prueban erróneas también es ciencia. En la época en la que Pauling
empezó a aplicar su teoría (en él mismo), no era descabellado pensar que
una vitamina con propiedades antioxidantes podría tener un efecto
beneficioso independientemenete de la dosis. También este ejemplo,
muestra las dos caras de las sustancias químicas y el hecho de que la
dosis determina el efecto.
Sitios de interés y bibliografía:
Linus Pauling Institute
Linus Pauling in his own words: selected writings, speeches, and interviews
G. R. Desiraju, Nature, 2000, 408, 407.
Libros de Pauling y sobre Pauling
La obra de Pauling en los fondos de la OSU
Pauling y el enlace químico (en los fondos de la OSU)
Pauling y la investigación en hemoglobina y la anemia falciforme (en los fondos de la OSU)
Pauling y la carrera por descubrir la estructura del DNA (en los fondos de la OSU)
The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals: an introduction to modern structural chemistry
Introduction to quantum mechanics: with applications to chemistry
General Chemistry
Linus Pauling and the Chemistry of Life (escrito por Tom Hager)
Honores recibidos por Linus Pauling (en los fondos de la OSU)
Pauling como maestro
Actividades por la paz (en los fondos de la OSU)
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