En el mismo laboratorio de Berkeley que había ayudado a aislar los primeros gramos de plutonio para la bomba atómica, un químico fabricó después un átomo de carbono radiactivo y lo persiguió, segundo a segundo, dentro de una alga verde. Tardó casi una déc

Un isótopo nuevo, nacido en el mismo laboratorio que trabajó para la bomba

En 1940, en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en Berkeley, los químicos Martin Kamen y Sam Ruben, usando el ciclotrón construido por el físico Ernest Lawrence, descubrieron el carbono-14, un isótopo radiactivo del carbono con una vida media de miles de años. Ese mismo laboratorio, apenas uno o dos años después, ayudó a aislar los primeros gramos de plutonio que acabarían empleándose en el Proyecto Manhattan. Terminada la guerra, Lawrence animó a un joven instructor de química de la propia universidad, Melvin Calvin, a encontrar una aplicación productiva y pacífica para el carbono-14, que el ciclotrón ya podía producir en cantidades relativamente abundantes. Calvin decidió usarlo para responder una pregunta que la biología llevaba décadas sin poder resolver con precisión: qué camino químico exacto sigue el dióxido de carbono del aire hasta convertirse en el azúcar que alimenta a una planta.

Una "piruleta" de cristal iluminada, y un baño de alcohol para detener el tiempo

Calvin y su equipo diseñaron un aparato que ellos mismos bautizaron, medio en broma, como la piruleta: un matraz de vidrio plano y circular, iluminado por potentes focos, en cuyo interior mantenían en suspensión un cultivo de algas verdes unicelulares del género Chlorella. Introducían en el sistema dióxido de carbono marcado con carbono-14 y, a intervalos de apenas unos segundos o pocos minutos, dejaban caer una muestra de esas algas directamente en alcohol hirviendo a través de un tubo, el "palo" de la piruleta. El alcohol mataba a las algas de forma instantánea, congelando en ese preciso momento todas las reacciones químicas en marcha en su interior, con el carbono radiactivo atrapado exactamente en el compuesto por el que estaba pasando en ese instante.

El ángulo menos contado: la técnica que tuvieron que inventar antes de poder responder la pregunta

Detectar en qué molécula concreta había aterrizado el carbono-14 dentro de un extracto de algas con cientos de compuestos distintos era, en 1946, un problema casi tan difícil como la propia pregunta biológica. El equipo de Calvin adoptó y perfeccionó una técnica todavía muy nueva, la cromatografía en papel bidimensional, capaz de separar una mezcla compleja de sustancias extendiéndola en dos direcciones sobre una simple hoja de papel de filtro. Después colocaban ese papel sobre una película fotográfica: allí donde había carbono radiactivo, la radiación velaba la película y dejaba una mancha oscura, un método conocido como radioautografía. Cruzando ambas técnicas, año tras año, con miles de muestras de "piruleta", fueron dibujando, mancha a mancha, el mapa completo del carbono mientras avanzaba por la planta. El proceso tardó casi una década en completarse, y durante buena parte de ese tiempo el equipo persiguió una pista equivocada: durante años dieron por hecho que el dióxido de carbono debía combinarse primero con un compuesto de solo dos átomos de carbono, sin lograr aislarlo jamás, porque ese compuesto, tal y como lo imaginaban, sencillamente no existía.

La molécula que faltaba: un azúcar de cinco carbonos

La resolución final llegó hacia 1954, cuando James Bassham identificó que el verdadero punto de partida no era ningún compuesto de dos carbonos, sino un azúcar de cinco carbonos ya presente en la célula, la ribulosa 1,5-bisfosfato. Al combinarse con el CO2, ese azúcar forma un compuesto inestable de seis carbonos que se rompe de inmediato en dos moléculas idénticas de ácido 3-fosfoglicérico, el primer compuesto estable que el equipo llevaba años detectando sin entender de dónde salía. Con esa pieza final encajada, Calvin pudo publicar el ciclo completo de reacciones que hoy se enseña en cualquier libro de biología con su nombre, sostenido por una enzima, hoy conocida como RuBisCO, considerada la proteína más abundante de la Tierra.

Un Nobel en solitario para un trabajo firmado por tres nombres

En 1961, Calvin recibió en solitario el Premio Nobel de Química "por sus investigaciones sobre la asimilación del dióxido de carbono en las plantas". Andrew Benson, coautor de buena parte de los primeros artículos del grupo, y James Bassham, que había resuelto el enigma final de la ribulosa bifosfato, quedaron fuera del galardón, algo que Benson consideró durante el resto de su vida una injusticia. Muchos científicos y manuales de biología, en un gesto de reparación tardía, se refieren hoy al hallazgo como el ciclo de Calvin-Benson o el ciclo de Calvin-Benson-Bassham, reconociendo en el nombre a los dos colaboradores que el comité de Estocolmo dejó fuera.

Por qué importa hoy

El propio Calvin dejó documentado, sin proponérselo, el punto débil de su propio hallazgo: la RuBisCO, la enzima que capta el CO2 en el primer paso del ciclo, es notablemente lenta y además confunde con frecuencia el dióxido de carbono con el oxígeno, desencadenando una reacción, la fotorrespiración, que desperdicia hasta una cuarta parte de la energía que la planta acaba de capturar. En septiembre de 2025, un equipo liderado por el químico James Liao, presidente de la Academia Sínica de Taiwán, publicó en la revista Science el diseño de una ruta metabólica sintética, bautizada ciclo McG, que no sustituye al ciclo de Calvin sino que lo complementa: recicla el subproducto que la fotorrespiración desperdicia y lo convierte de nuevo en una molécula útil para la célula. Insertada en plantas de laboratorio, la ruta sintética elevó la eficiencia de fijación de carbono un 50% y duplicó o triplicó la biomasa total de la planta. Semanas después, en noviembre de 2025, investigadores de las universidades de Sídney y Nacional de Australia describieron en Nature Communications un sistema distinto para el mismo problema: compartimentos proteicos a escala nanométrica, llamados encapsulinas, diseñados para empaquetar la RuBisCO de forma más eficiente dentro de la célula. Ambos equipos ya planean probar sus diseños en cultivos de interés agrícola como el arroz, el trigo o el tomate. Ochenta años después de que un joven químico persiguiera un átomo de carbono dentro de una piruleta de cristal para entender cómo funciona el ciclo, la ciencia trabaja hoy en rediseñarlo para que funcione todavía mejor.