¿Por qué es imposible ver moléculas incluso con el microscopio más potente que tenemos? Cuando investigué un poco, ni siquiera tenemos una imagen...

El problema es que investigaste poco :-).

Efectivamente, ya es posible ver moléculas indivuales, en un nivel impensado hace 30 años. No solo se logra ver la doble hebra de ADN, que es una molécula enorme, si no que se pueden visualizar moléculas de compuestos orgánicos cíclicos pequeños como hidroxiquinolina, aminoácidos, y otros compuestos sintéticos más raros.

El microscopio más potente del que disponemos hoy y permite obtener estas imágenes, es éste:

El microscopio de Fuerza Atómica. ¿Se ve bien raro verdad? Parece más una remachadora manual que un microscopio. Y es que su principio de funcionamiento es algo totalmente distinto, al resto de los microscopios. No usa luz, ni radiaciones de ningún tipo sobre la muestra.

La forma en que logra imágenes de átomos y moléculas, se debe a que realiza un "barrido", línea a línea, de la superficie de la muestra, con una palanquita (o sonda) de tamaño nanométrico, que en su extremo posee una punta con forma de pirámide invertida. El vértice de esta punta, esta formado por solo un átomo.

(Créditos de las imágenes)

En el modo más resolutivo desarrollado de esta microscopía hasta ahora, la llamada microscopía de fuerza atómica sin contacto (nc-AFM en inglés), la sonda se hace pasar por la muestra sin llegar a tocar la superficie. El átomo de la punta (que puede ser Oxígeno ó Xenón), se acerca a apenas unos ángstrom de los átomos de la muestra, donde son predominantes las fuerzas de Van Der Waals. El tironeo y rechazo producido por estas fuerzas, provoca una vibración en la sonda, y ésta es registrada por un láser que impacta en un detector, ajustado para convertir estas variaciones subatómicas en una señal electrónica. Luego el ordenador, construye un mapa de estas variaciones en función de la posición de la punta durante el barrido, y voilá, tenemos la imagen de nuestra molécula.

Esta imagen fue la primera en su clase, que se pudo obtener con esta microscopía en el año 2010. En este caso se combinó con el uso de otra técnica, su antecesora inmediata, llamada microscopía de efecto túnel (STM, en inglés), cuyo principio es más difícil de entender porque involucra una propiedad cuántica de los electrones. Es lo que se ve en la imagen a. Baste saber, que también puede lograr imágenes de resolución molecular pero, como demostró este trabajo, a una capacidad muy inferior a la de la nc-AFM.

Esta tecnología, vino a confirmar los modelos moleculares con los que los químicos venían trabajando desde comienzos del s. XX, y a los que llegaron por puro cálculo y experimentación. Ahora se ha transformado en una increíble herramienta de identificación. La imagen anterior por ejemplo, correspone al cefalandol A, un alcaloide extraído de una orquídea taiwanesa, al que se encontraron propiedades antimicrobianas, anticoagulantes y anticancerígenas. Gracias a este estudio, se pudo identificar que esta substancia también era producida por la bacteria Dermacoccus abyssi, encontrada en la fosa de las Marianas.

Otra fascinante utilidad de esta técnica, es la de poder seguir el curso de los productos de una reacción química y los cambios que sufren los enlaces químicos, como en el siguiente ejemplo:

A la izquierda está la foto de un compuesto formado por tres anillos bencénicos, el oligo-(fenilen-1,2-etinileno) y debajo, su diagrama molecular. A la derecha están las moléculas producto de la reacción, y sus diagramas. La correspondencia es sorprendente y hasta se puede observar la diferencia entre los enlaces covalentes, simples y triples.

Y ahora sí, lo que debes haber esperado todo este tiempo, una imagen "clara" (o al menos lo más claro que se puede llegar a lograr por ahora) de una molécula doble cadena de ácido desoxiribonucleico.

Los asteriscos marcan un surco mayor, mientras que los triángulos, indican un surco menor, característicos de la doble hélice. El panel b, muestra el enderezamiento y trazado digital, aplicados a la imagen original. (Créditos de la imagen).

Saludos.