Biomorfos: imitando la vida

Pensábamos que los cristales forman siempre líneas rectas, pero el cristalógrafo Juan Manuel García Ruiz ha constatado que algunos optan por constituir armónicas curvas que se asemejan a las generadas por seres vivos: son los biomorfos.

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biomorfos1

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Los biomorfos, formados por millones de nanocristales, son microestructuras inorgánicas de una gran fuerza estética que presentan curvaturas continuas y una geometría precisa. El cristalógrafo sevillano Juan Manuel García Ruiz los ha estudiado en su laboratorio.

Juan Manuel García Ruiz

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biomorfos2

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Esta imagen de una estructura de biomorfo presenta tonalidades que han sido obtenidas mediante polarizadores cruzados y otros filtros, lo que ha generado estos efectos cromáticos tan llamativos al interferir la luz en los cristales de carbonato.

Juan Manuel García Ruiz

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Imagen de una estructura de biomorfo. «Existe una convergencia entre las formas de la vida y las formas de los materiales cristalinos inorgánicos, y que no existe una división marcada y nítida entre el mundo morfológico de la simetría de la vida y el de la simetría cristalina, de lo inorgánico», afirma el investigador Juan Manuel Ruíz.

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Imagen de una estructura de biomorfo. La cruz central que divide y separa los tonos azules y rojos se denomina cruz de Malta.

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Las estructuras cristalinas de los biomorfos imitan formas que encontramos en el mundo orgánico, líneas curvas que se asemejan a hojas, corales o conchas.

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Las estructuras cristalinas de los biomorfos imitan formas que encontramos en el mundo orgánico, líneas curvas que se asemejan a hojas, corales o conchas. Según García Ruíz, «estos biomorfos de sílice carbonato son geoquímicamente posibles aunque todavía no han sido hallados en la naturaleza.»

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Esta fotografía de la estructura de biomorfo ha sido bautizada por su autor, Juan Manuel García Ruíz, con el título de Fiesta. En ella se aprecia el mecanismo del rizo. Las líneas rectas propias de los minerales brillan por su ausencia.

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Parecen estrellas de mar u hojas bellamente decoradas. Sin embargo, se trata de infinidad de cristales que se han autoorganizado en estructuras dispuestas radialmente.

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La superficie lisa de los biomorfos es una cubierta de sílice que esconde millones de nanocristales de carbonato, los cuales, a modo de miniladrillos, construyen su armazón.

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La estructura cristalina de este biomorfo, lejos de constreñirse al mundo de las líneas rectas, imita la forma orgánica de una hoja.

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Parecen delicadas libélulas en vuelo, pero son biomorfos mostrando en sus hipotéticas alas la mecánica del rizo.

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En los biomorfos, las líneas rectas típicas de los cristales brillan por su ausencia.

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Un grupo de biomorfos recrea en el laboratorio del cristalógrafo formas de insectos imaginarios.

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Mediante filtros polarizadores, los biomorfos muestran llamativos colores que evidencian su extraña belleza.

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Los colores del arco iris se reflejan en estos discos constituidos por cristales autoorganizados en forma radial.

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Evocando una hoja de otoño suspendida en el aire, este cristal biomorfo desafía todas las estructuras tradicionales.

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Los biomorfos, como estos de forma estrellada, han puesto en entredicho patrones asociados a la cristalografía.

Juan Manuel García Ruiz

27 de noviembre de 2009

El asunto de estos biomorfos empezó por pura casualidad. Fue hace más de 25 años, cuando el cristalógrafo Juan Manuel García Ruiz, profesor de investigación en el Laboratorio de Estudios Cristalográficos (LEC) del CSIC, en Granada, hacía su tesis en la Universidad Complutense de Madrid sobre cristalización en geles. Durante el proyecto, el investigador encontró de manera fortuita unas estructuras cristalinas que se apartaban de lo que siempre había visto. Sus formas rompían la morfología típicamente asociada a los cristales: las esperadas líneas rectas habían sido sustituidas por curvas que imitaban la simetría propia de los organismos vivos. García Ruiz les adjudicó el nombre de biomorfos, recuperando un término que el zoólogo británico Richard Dawkins acuñó hace años para definir formas bidimensionales que evolucionaban virtualmente en su ordenador.

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Al cristalógrafo le costó trabajo convencer a la comunidad científica de que esas estructuras curvas se generaban de forma espontánea. «Cuando enviaba mis artículos científicos para publicar, solían decirme que seguramente mis experimentos estaban contaminados biológicamente», recuerda. No había información previa al respecto. Las únicas referencias científicas que encontró sobre esas y otras estructuras similares ofrecían una interpretación errónea, refiriéndose a ellas como formas muy primitivas de vida sintética.

Pero a él esa explicación no le parecía plausible. «En absoluto. Los cristales son estructuras inorgánicas. Los biomorfos no están vivos», subraya. Este cristalógrafo sevillano, al que ya seguimos en las pá­­ginas de la revista durante sus estudios en el desierto mexicano de Chihuahua sobre los cristales gigantes de Naica (véase «Megacristales en Naica», noviembre 2006), no cejó hasta probar que algunos cristales, a los que se refiere como «materiales cristalinos con curvatura continua», demuestran, según sus palabras, que efectivamente existe una convergencia entre las formas de la vida y las formas de los materiales cristalinos inorgánicos, y que no existe una división marcada y nítida entre el mundo morfológico de la simetría de la vida y el de la simetría cristalina, de lo inorgánico. Para llegar a esa conclusión, el investigador ha observado en su laboratorio el crecimiento de cristales de carbonato obtenidos sintéticamente hasta comprobar y documentar cómo se generan esas formas propias de los seres vivos.

El tema es complejo, desde luego. El quid de la cuestión, o uno de ellos, es que hasta ahora todas las formas curvas halladas en la naturaleza respondían a patrones biológicos. Las conchas y los huesos, por ejemplo, se generan a demanda de un ser vivo.

El material genético de un caracol contiene las órdenes necesarias para que este molusco cree su típico y ne­­cesario caparazón, fruto de una larga historia evolutiva. Pero en el reino inorgánico, donde la biología no tiene lugar, todo lo que sucede es pura química, que en el caso de los cristales determina sus formas, establecidas por el ordenamiento interno de las moléculas. No existe ninguna estrategia adaptativa ligada al proceso de selección natural. Todo lo que ocurre es fruto de una reacción entre distintos elementos de la tabla periódica.

Lo que ha pasado en el laboratorio de García Ruiz es que los cristales de carbonato que ha estudiado contienen cristalitos recubiertos de sílice, y lo que desencadena el proceso de generación de las formas biomorfas es la reacción química entre ambos minerales. «El detonante es el acoplamiento entre la precipitación del sílice y el carbonato –explica–. A consecuencia de ello, el cristal inicial se rompe en millones de cristalitos que se autoorganizan constituyendo láminas.» Después, esas láminas inician lo que el cristalógrafo define como mecanismo del rizo, un proceso a lo largo del cual se crean las formas de curvatura continua.

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García Ruiz ha generado cristales sintéticos porque las condiciones químicas del experimento en cuanto a alcalinidad y concentración de sílice son propias de ambientes muy extremos. «Estos biomorfos de sílice carbonato son geoquímicamente posibles aunque todavía no han sido hallados en la naturaleza. Es posible que existan en las aguas alcalinas del Rift Valley, en Kenya, y en fumarolas submarinas como las de Lost City, un campo de chimeneas hidrotermales situado en el centro del océano Atlántico. Me propongo comprobarlo», afirma.

Mientras tanto, el científico andaluz extrae interesantes conclusiones de su experimento. Una de ellas es que ni la morfología, ni incluso la química, pueden ser utilizadas como criterio único para buscar formas de vida primitivas, ya que, como él mismo ha demostrado… no todo lo que es curvo está vivo. Los biomorfos de García Ruiz también aportan ciertos patrones de formación extrapolables a las estructuras de conchas y de huesos sobre las que existe un gran desconocimiento. Cuando los encuentre en la naturaleza, seguramente los biomorfos le revelarán nuevas peculiaridades propias de un universo inorgánico de lo más singular.