Premio Nobel de Química 1943

El Premio Nobel de Química de 1943 recayó, en solitario, en el húngaro George de Hevesy, "por su trabajo sobre el uso de isótopos como trazadores en el estudio de procesos químicos" (for his work on the use of isotopes as tracers in the study of chemical processes).

Detrás de esta escueta frase se esconde una de las herramientas más transformadoras de la ciencia del siglo XX: un método que permitió, por primera vez, "ver" el camino de un átomo dentro de una reacción química, una célula viva o un organismo completo, sin alterar el proceso que se pretendía estudiar. Concedido en plena Segunda Guerra Mundial, este Nobel es también la historia de un científico que tuvo que huir de la ocupación nazi de Dinamarca llevando consigo uno de los secretos científicos mejor guardados de su tiempo.

Primeros años y trayectoria científica de George de Hevesy

György Hevesy nació el 1 de agosto de 1885 en Budapest, en el seno de una familia húngara de origen judío con posición acomodada. Estudió química en la Universidad de Budapest, en la Technische Hochschule de Berlín y en la Universidad de Freiburg, donde se doctoró en física en 1908. Su formación lo llevó a trabajar junto a algunas de las figuras más importantes de la química y la física de la época: fue asistente de Fritz Haber en Karlsruhe y, decisivamente, se incorporó al laboratorio de Ernest Rutherford en Manchester, donde también coincidió con Niels Bohr, con quien mantendría una estrecha colaboración científica e institucional durante buena parte de su carrera.

Fue precisamente Rutherford quien, según el relato más citado de la historia de la ciencia, le encargó a Hevesy en 1911 una tarea aparentemente imposible: separar químicamente el radio-D (un isótopo radiactivo del plomo) de grandes cantidades de plomo ordinario. Tras meses de intentos infructuosos, Hevesy comprendió que la dificultad era en realidad una oportunidad: si un isótopo radiactivo se comporta químicamente de forma indistinguible de su versión estable, podía usarse precisamente por eso como "marcador" o "trazador" para seguir el rastro de ese elemento en cualquier proceso.

El nacimiento del método de los trazadores isotópicos

La idea maduró durante años y se combinó con otro hito propio: en 1922, junto al físico neerlandés Dirk Coster, Hevesy identificó en Copenhague el elemento 72, al que llamó hafnio (Hafnium, en honor a Hafnia, nombre latino de la ciudad), cerrando una de las últimas casillas vacías de la tabla periódica de la época y confirmando predicciones derivadas del modelo atómico de Bohr.

Pero el aporte que el Comité Nobel reconoció en 1943 fue otro: el desarrollo sistemático de los trazadores radiactivos como herramienta de investigación química y biológica. El principio, hoy conocido como "principio del trazador" (tracer principle), es conceptualmente simple y extraordinariamente potente:

• Se introduce en un sistema una pequeña cantidad de un isótopo radiactivo de un elemento.
• Como ese isótopo es químicamente idéntico al isótopo estable del mismo elemento, participa en las mismas reacciones, se transporta por las mismas rutas y se incorpora a los mismos compuestos.
• La radiactividad emitida permite detectar, cuantificar y seguir ese átomo con una sensibilidad muchísimo mayor que cualquier método químico clásico, sin necesidad de interrumpir ni destruir el sistema en estudio.

Hevesy aplicó esta idea primero a sistemas físicos y químicos sencillos y, a partir de la década de 1920, a organismos vivos: usó plomo-212 y, sobre todo, fósforo-32 para estudiar cómo se absorbe, distribuye y metaboliza el fósforo en plantas y animales, fundando de hecho el campo de la bioquímica de trazadores. En 1936 dio un paso más al desarrollar, junto a Hilde Levi, el análisis por activación neutrónica, una técnica que bombardea una muestra con neutrones para inducir radiactividad artificial y así identificar y cuantificar elementos traza con una precisión inédita para la época.

Un premio aplazado por la guerra

La historia de este Nobel tiene una particularidad poco frecuente: el Comité Nobel de Química consideró en 1943 que ninguna de las candidaturas de ese año cumplía plenamente los criterios del testamento de Alfred Nobel, por lo que, conforme a los estatutos de la Fundación, reservó el premio y lo concedió formalmente a Hevesy al año siguiente, en la ceremonia de 1944, aunque quedó registrado como el Nobel correspondiente a 1943. El contexto no era menor: Europa estaba en guerra, Dinamarca vivía bajo ocupación nazi desde 1940 y buena parte de la comunidad científica internacional se encontraba dispersa, movilizada o directamente amenazada.

Hevesy, de origen judío, vio cómo su posición en Copenhague se volvía cada vez más insostenible a medida que la persecución nazi se intensificaba. En 1943 se vio obligado a huir a Suecia, donde se incorporó a la Universidad de Estocolmo y continuó su trabajo junto a Hans von Euler-Chelpin hasta 1961.

Las medallas Nobel disueltas en agua regia

Uno de los episodios más recordados de la vida de Hevesy ocurrió poco antes de su huida. Cuando las tropas alemanas invadieron Dinamarca en 1940, los físicos Max von Laue y James Franck —ambos premios Nobel y críticos abiertos del régimen nazi— habían dejado sus medallas de oro del Nobel bajo resguardo en el Instituto Niels Bohr de Copenhague. Sacarlas del país era imposible y conservarlas allí, arriesgado: la ley alemana prohibía exportar oro y llevar el nombre de un científico grabado en una medalla podía convertirse en una sentencia.

Hevesy resolvió el dilema con una solución puramente química: disolvió ambas medallas en agua regia (una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico capaz de disolver el oro) y dejó el frasco con la solución, de aspecto anodino, en un estante del laboratorio, donde pasó inadvertido durante toda la ocupación. Al terminar la guerra, el oro fue precipitado químicamente de la solución y devuelto a la Real Academia Sueca de Ciencias, que acuñó de nuevo las medallas originales para sus dueños.

Impacto en la ciencia y la sociedad

Los cimientos de la medicina nuclear

El legado más visible del trabajo de Hevesy es, sin duda, la medicina nuclear moderna. El mismo principio que él estableció con fósforo-32 en plantas es, en esencia, el que hoy sustenta técnicas de diagnóstico por imagen como la tomografía por emisión de positrones (PET) o la tomografía computarizada por emisión monofotónica (SPECT): se administra al paciente un radiofármaco —una molécula marcada con un isótopo radiactivo de vida corta— y se sigue su distribución en el organismo para detectar tumores, evaluar la función cardíaca o estudiar el metabolismo cerebral.

La bibliografía especializada se refiere hoy a Hevesy como el "padre de la medicina nuclear", y en 2023 la comunidad científica internacional conmemoró el primer centenario del principio del trazador como uno de los hitos fundacionales de la disciplina.

De la activación neutrónica a la química analítica moderna

El análisis por activación neutrónica que Hevesy desarrolló con Hilde Levi se convirtió, a partir de la posguerra, en una de las técnicas más sensibles de la química analítica, empleada en campos tan diversos como la arqueometría (para autentificar obras de arte y objetos históricos), la ciencia forense, el control de calidad de materiales industriales y semiconductores, y el análisis de muestras geológicas y extraterrestres, incluidas las rocas lunares traídas por las misiones Apolo.

Trazadores en biología, farmacología y agricultura

En biología y fisiología, el principio del trazador abrió la puerta a estudiar rutas metabólicas completas sin necesidad de sacrificar tejidos ni interrumpir procesos vivos. Melvin Calvin se apoyó en carbono-14 para descifrar el ciclo de fijación del CO₂ en la fotosíntesis (trabajo por el que recibiría su propio Nobel de Química en 1961), y la industria farmacéutica adoptó los trazadores radiactivos e isotópicos como herramienta estándar para estudiar la absorción, distribución, metabolismo y excreción de nuevos fármacos.

En ciencias agronómicas y ambientales, el mismo principio permitió —y sigue permitiendo— trazar la absorción de nutrientes y agua en plantas, estudiar la dinámica de fertilizantes marcados con isótopos en el suelo y analizar procesos bioquímicos en sistemas de fermentación y poscosecha, una línea de trabajo que hoy continúa vigente en la investigación agroalimentaria.

Legado

Ocho décadas después de que la Real Academia Sueca de Ciencias decidiera esperar un año antes de entregarlo, el Premio Nobel de Química 1943 conserva una vigencia poco habitual: el principio del trazador isotópico sigue siendo, en su lógica esencial, el mismo que emplean hoy un hospital para diagnosticar un cáncer con PET, un laboratorio forense para datar una muestra o un centro de investigación agrícola para seguir el destino de un fertilizante en el suelo.

Pocas ideas científicas de comienzos del siglo XX han demostrado una capacidad tan duradera de generar nuevas aplicaciones en campos tan distintos entre sí.

Para más información The Nobel Prize in Chemistry 1943 - NobelPrize.org