Hartmut Michel, premio Nobel de Química en 1988. Foto: Fundación Ramón Areces.
Hartmut Michel, el premio Nobel de Química en 1988 que desafío a todos y descubrió los secretos de la fotosíntesis
Todos decían que cristalizar proteínas de membrana era imposible, pero este químico alemán no hizo caso. Optó por la proteína responsable de la fotosíntesis por ser la más sencilla... y en 1985 logró lo imposible.
11 julio, 2022 02:11Cumplirá 74 años en apenas siete días, el próximo 18 de julio. El químico alemán Hartmut Michel llega a nuestro encuentro en Madrid acalorado y pide inmediatamente un café. Se muestra tímido y humilde, irónico y sencillo, pese a que en su cuello (figuradamente) cuelgan medallas al alcance de muy pocos: premio Gottfried Wilhelm Leibniz al mejor investigador germano, la medalla Bijvoet y, por encima de todo, el premio Nobel en 1988.
Encontramos una buena muestra del carácter de Michel cuando le preguntamos por ese momento cumbre, cuando obtuvo el máximo reconocimiento mundial con apenas 40 años: "Estaba en Estados Unidos, dando una conferencia en la Universidad de Yale. Durante la pausa del café, alguien vino con un pedazo de papel diciendo que Reuters me anunciaba como el ganador del Nobel. Y, de pronto, me empezaron a llamar para hacer entrevistas en varios medios y televisiones locales. Ahí aprendí que no podía llevar una camisa a rayas a la televisión, aunque no sé por qué".
Quizás sea de lo poco que Hartmut Michel no sepa, quizás también porque sea algo anecdótico al lado de los temas que ocupan a este científico. No en vano, este bioquímico fue capaz de cristalizar las proteínas de membrana en tres dimensiones tratándolas con antígenos de bajo peso molecular. Junto con sus colegas Johann Deisenhofer y Robert Huber -coganadores del mismo galardón-, optaron por determinar la estructura del complejo proteico detrás de la fotosíntesis mediante esta técnica.
"Las proteínas fotosintéticas son las más abundantes del mundo, son muy estables y no se deterioran fácilmente"
Puede resultar una premisa complicada, pero podemos quedarnos con que gracias a los avances de Hartmut Michel, ahora podemos elucidar la estructura de estos elementos mediante cristalografía de rayos X. En su caso, fueron capaces de explicar la disposición exacta de más de 10.000 átomos dentro de ese complejo proteico y, además, demostrar que hay grandes similitudes entre la fotosíntesis que realizan las plantas y las bacterias.
Su trabajo es, hoy, admirado y reconocido como algo excepcional. Pero, en un primer instante, Hartmut Michel optó por este campo de estudio llevado por la mera curiosidad y por "razones más o menos prácticas".
"Mi principal interés era demostrar que se podían cristalizar las estructuras de las proteínas de membrana. Para eso necesitaba las proteínas adecuadas, que se comportaran bien. Las proteínas fotosintéticas son las más abundantes del mundo, son muy estables y no se deterioran fácilmente", explica durante la entrevista con D+I en la Fundación Ramón Areces.
Hartmut Michel, premio Nobel de Química en 1988. Foto: Fundación Ramón Areces.
Todo lo anterior es válido, pero no niega otros dos factores que le caracterizan nuevamente como un personaje único en su especie: llevarle la contraria a toda la comunidad científica y una particular fascinación por los colores. Tal cual.
"Las proteínas fotosintéticas cambian de color si no están contentas, es fácil de ver si se dañan", explica. "La opinión general es que era imposible crear estos cristales, pero yo sabía que algunas bacterias hacían un proceso de conversión de energía, bombeando protones a través de las membranas, que es lo opuesto a la fotosíntesis. Pero también estaban disponibles en grandes cantidades y tienen un color muy agradable, como púrpura. Partiendo de eso, mejoré los procesos de absorción en las bacterias de modo que funcionaran mejor para mis propósitos, eliminando algunas moléculas de lípidos. Puse todo en el congelador y, al sacarlo, vi que ya no formaban una solución homogénea, sino unos agregados vítreos de hasta un milímetro de diámetro".
Había encontrado, entre colores y pragmatismos, la forma de crear cristales de esas proteínas de membrana. "Estaba convencido de que era la única forma en ese momento de determinar realmente las estructuras atómicas. Se consideraba algo imposible, pero yo trabajé en ello durante varios años. Al principio obtuve cristales bidimensionales, pero necesitaba las tres, con lo que seguí intentándolo hasta lograrlo", sonríe el químico mientras rememora esos tiempos.
"La gente creía que cristalizar las proteínas de membrana era algo imposible, pero yo sabía que se podía lograr"
Hartmut Michel es director del departamento de Biología Molecular de Membranas en el prestigioso Instituto Max Planck de Biofísica desde 1987. Aunque pudo no haber sido así y su extraordinaria carrera podría haber sido muy distinta...
"Cuando tenía diez u once años, empecé a leer mucho, justo al comienzo de la escuela secundaria. Leí sobre muchos campos distintos: geografía, etnología, historia... Por ejemplo, me leí todos los libros a mi alcance sobre Hernán Cortés, sobre cómo conquistó México, sobre Pizarro y la conquista de Perú... Pero al final decidí enfocarme en la química", reconoce el científico.
Tocaba superar el momento de sorpresa ante esta confesión, ante la posibilidad de que esta mente no hubiera descubierto la cristalización de proteínas de membrana sino, quizás, detalles inesperados de la llegada de los europeos a América. Pero la vida y obra de Hartmut Michel nos lleva una y otra vez por los mismos derroteros, por cambios de rumbo aparentemente inconexos, pero profundamente lógicos en última instancia.
Hartmut Michel, químico y premio Nobel de 1988. Foto: Fundación Ramón Areces.
¿Quieren otro ejemplo? Tras abrir la veda del estudio de la estructura de las proteínas de membrana, Hartmut Michel sorprendió a propios y ajenos al renunciar a su campo de estudio y centrarse en la respiración. Como es menester, le preguntamos por esta decisión al reconocido químico.
Hartmut Michel, sobre su decisión de abandonar su campo estrella de investigación: "Pensé que no debería competir con mis viejos amigos"
"Para empezar, hay muchos científicos que se pusieron a trabajar en este campo de forma inmediata, muchos de ellos en Alemania y muchos de ellos muy buenos amigos. Pensé que no debería competir con mis viejos amigos", admite entre sorbo y sorbo de café. "Además, el estudio de la respiración siempre ha estado cerca de mi corazón desde que empecé a estudiar. La fotosíntesis hace que los sistemas dividan el agua, extraigan los electrones del agua y liberen oxígeno; con la respiración es lo contrario. Es un importante proceso de conservación de energía en el cuerpo y nos obliga a determinar nuevamente sus estructuras".
"Por el momento sigo trabajando en un complejo que se llama citocromo C oxidasa. Se transfieren los electrones al citocromo C y luego la oxidasa toma el electrón y lo transfiere a su sitio catalítico activo, introduciendo el oxígeno", detalla Michel. "Y debo decir que es un proceso potencialmente muy peligroso porque varias variantes del oxígeno se presenta de formas que son potencialmente muy peligrosas".
Fotosíntesis 2.0 frente a los biocombustibles
Hartmut Michel no se esconde, usa la provocación entremezclada con el humor para hacerse entender y defiende sus teorías con la vehemencia del que sólo ha atinado en sus predicciones. Incluso entrando en controversias de gran calado, como cuando se enfrentó a toda la industria de los biocombustibles en 2012.
Entonces, el químico escribió un artículo criticando que esta alternativa al petróleo, antaño bien considerada, era altamente ineficiente desde un punto de vista energético, la especialidad de Michel. En dicho texto, el premio Nobel defendía que una combinación de placas solares, baterías y coches eléctricos podría ser 600 veces más eficiente al aprovechar la luz solar que los biocombustibles, que no dejan de ser un subproducto de la misma fuente. ¿Sigue manteniendo esta posición, diez años más tarde?
Hartmut Michel, en la sede de la Fundación Ramón Areces, tras la entrevista con D+I.
"El punto principal es que el proceso es muy ineficiente. Si miramos a los árboles, los más eficientes son capaces de almacenar el 1% de la energía solar en la madera que forman. En las patatas, es alrededor del 0,4%, y así sucesivamente. Cuando conviertes esa biomasa en biocombustible, pierdes todavía más energía porque requiere invertir muchos recursos", se reafirma el químico. "Y eso sin contar el coste energético de los propios cultivos, de los fertilizantes, de la cadena logística...".
Teniendo en cuenta el alza sin parangón de los precios de la luz y la gasolina en estos momentos, pedimos un último ejercicio de genialidad a Hartmut Michel: queremos saber cuál es la receta mágica de un modelo energético científicamente idóneo. Y su respuesta nos devuelve a sus orígenes, a ese pasado que ha dejado parcialmente de lado pero que sigue respondiendo con claridad a muchas de las preguntas trascendentales del momento. Nos habla, directamente, de mejorar el proceso de la fotosíntesis.
"Por supuesto que podemos mejorar la fotosíntesis, y ya lo estamos estudiando. La debilidad tradicional de este proceso está en la llamada reacción oscura, donde se necesita mucha energía para degradar los compuestos, en un proceso muy ineficiente, se pierde alrededor de un tercio de la luz absorbida", explica Michel. "En esta línea, la gente ha cambiado los ciclos de fijación de dióxido de carbono, que puede mejorar la producción de biomasa en las plantas cercana al 100%".
El secreto de producir premios Nobel.
No podemos obviar que el caso de Michel y muchos otros de sus colegas es fruto de un trabajo consistente y una estrategia favorable a la innovación del Instituto Max Planck. Allí se suceden los premios Nobel como no lo hacen en ningún otro lugar de Europa, con lo que es imperativo saber cuál es el secreto.
"La libertad es fundamental. El presidente del Instituto no puede decirme qué tipo de investigación o dónde asignar mi presupuesto. Además, tenemos procedimientos muy detallados para identificar a los científicos más talentosos y hacer más atractiva su permanencia aquí, favoreciendo que aquellos más creativos y productivos investiguen con nosotros. Para ello, favorecemos que puedan contar con una cantidad sustancial de dinero para construir sus propios grupos de trabajo, en un sistema que es único en el mundo y que permite afrontar proyectos desafiantes desde el principio", explica a D+I.
Hartmut Michel considera, por otro lado, que el sistema estadounidense -la otra gran fábrica de premios Nobel- es demasiado competitivo. "Allí vives de subvenciones a corto plazo y si fallas, o tu proyecto no llega a buen término, tienes problemas. La tasa de éxito actual en las solicitudes es inferior al 10%, con lo que pierdes mucho tiempo para conseguir emprender una investigación. Además, están enfocados a cosas más inmediatas, y eso explica que la mayoría de los Nobel están orientados a trabajos a más largo plazo y solemos llevárnoslos los europeos, que no estamos bajo esa presión tan competitiva", concluye.
