CAPÍTULO 8

QUÍMICA FORENSE. LOS ESPECTROSCOPIOS NUNCA MIENTEN

Una de las herramientas más poderosas de la ciencia forense son las derivadas de los métodos de análisis químico. Estos pueden determinar, por ejemplo, si dos muestras de suelo son iguales, si una sustancia es una droga o un fármaco prohibido, si dos balas provienen del mismo cargador o si una muestra de pintura es de determinado coche, lo que puede ayudar a resolver un caso criminal.

Toda la materia que nos rodea está formada por átomos, que a su vez se unen para formar moléculas. Una molécula es la parte más pequeña de cualquier sustancia que mantiene sus propiedades, y está formada por un grupo de átomos unidos entre sí. Los átomos pueden combinarse de varias maneras. Hay uniones muy fuertes y estables y otras más débiles. Por ejemplo, si pones aceite en el agua, seguirá siendo aceite, y reconocible como tal, debido a que la unión entre sus átomos es muy estable y no se deja afectar por el agua. La sal, en cambio, tiene un tipo de enlace en el que el agua interfiere. Por eso la sal se disuelve fácilmente en agua. Sin embargo, el aceite sí puede reaccionar con el oxígeno, o dicho de otra manera, quemarse. Entonces deja de ser aceite ya que sus átomos de carbono, al reaccionar con el oxígeno, abandonan la molécula del aceite y pasan a otra molécula, el dióxido de carbono, y el hidrógeno pasa a ser agua, es decir, H₂O. Los átomos o elementos pueden formar parte de diferentes moléculas, pero son estructuras estables, de manera que el carbono que forme parte del aceite o del dióxido de carbono siempre será carbono, mientras que el hidrógeno no dejará de ser hidrógeno.

Veamos cómo es un átomo de cerca. Un elemento tiene un núcleo formado por neutrones y protones, y los electrones se sitúan alrededor de ellos cual moscas sobre un cadáver. Como Jack el Destripador, vayamos por partes. El número de protones del núcleo será el que determine que átomo tenemos. El carbono tiene seis protones. Si tuviera cinco sería boro, y si tuviera siete, nitrógeno. Pero además existen neutrones, y aquí el número puede variar. El carbono tiene mayoritariamente seis neutrones, aunque algunos átomos cuentan con siete y otros llegan a tener ocho neutrones. En todos los casos seguirá siendo carbono, aunque sus átomos tendrán un peso diferente. Y esto es importante porque algunos análisis se basan en esta diferencia, llamada diferencia isotópica. Luego, tenemos los electrones. El físico y químico neozelandés Ernest Rutherford demostró que el átomo es algo esencialmente vacío. Para hacernos una idea, el escritor Joel Ley explicaba, en su libro 100 analogías científicas (2011), que si tuviéramos un átomo tan grande como para ocupar el volumen de una catedral, el núcleo sería como una abeja que zumbara por en medio y los electrones estarían dando vueltas alrededor de las torres y el suelo. Para localizarlo, si un átomo fuera la catedral de Santiago, el núcleo sería una mosca en el botafumeiro y los electrones estarían dando vueltas por fuera sin chocar ni siquiera con las torres del Obradoiro. Los electrones no siguen trayectorias determinadas, sino que se mueven por una zona llamada orbital. Cuando dos átomos se enlazan para crear una molécula, una parte de estos electrones, los más alejados del núcleo, se reubican e interaccionan entre ellos para que los átomos se queden unidos. En un caso, dan lugar a orbitales nuevos compartidos entre los dos átomos (como ocurre con los átomos que forman la molécula de aceite); en otros, simplemente el hecho de que sobren o falten electrones da al átomo una carga positiva o negativa y eso hace que se ordenen y se unan entre sí, aunque de forma más débil (por ejemplo, en un cristal de sal). Y lo creáis o no, todo esto de los orbitales y la estructura atómica sirve para resolver crímenes.

ANÁLISIS DE ELEMENTOS. LOS CRIMINALES TAMBIÉN ESTÁN HECHOS DE ÁTOMOS

Podemos analizar la presencia de un elemento químico gracias a que el cielo es azul y existe el arco iris. No, no acabo de ver cuatro temporadas seguidas de Los osos amorosos ni me he tragado una botella de Mimosín, he hecho una afirmación absolutamente exacta. No es broma.

La luz que nos llega del sol, la luz blanca, es la suma de luces de diferentes longitudes de onda. Y tiene una particularidad. Cada electrón de cada átomo tiene una longitud de onda determinada a la cual se excita (no es cosa mía, en química se llama así) y pasa a un orbital distinto del que le corresponde absorbiendo una determinada cantidad de energía. Cuando vuelven a su estado normal, los electrones emiten esa energía que han absorbido en forma de luz. Eso nos permite saber, utilizando la luz, qué cantidad de un átomo hay en una muestra.

A efectos prácticos: queremos saber si una muestra contiene cierto átomo. Si quemas la muestra, la luz emitida dependerá de la composición, ya que al reaccionar con el oxígeno los electrones se excitan por la energía de la reacción y, al volver a su estado original, emiten luz con una determinada longitud de onda. Puedes quemar la muestra en un aparato con un detector que te permita ver la luz emitida en determinada longitud de onda, es lo que denominamos espectroscopia de emisión atómica. También puedes hacer otra cosa. Si vaporizas la muestra y haces pasar luz de una longitud de onda determinada, los electrones que se exciten a esa longitud de onda la absorberán y se excitarán y, así, en el detector verás que hay menos luz que la que tú has emitido. A este método lo llamamos espectroscopia de absorción atómica. Además, si se emite o se absorbe mucha luz, es que hay mucha muestra, y viceversa, lo que implica que puedes cuantificar la cantidad de cada átomo en la muestra y calcular la existente en la fuente original. Y doy fe de primera mano de cómo funciona esta técnica porque me pasé todo el proceso de investigación para mi tesis doctoral pegado a un espectrofotómetro Varian midiendo muestras de sodio, potasio, litio y rubidio.

Lo de que cada elemento da luz de un color determinado al quemarse ¿os suena de algo? ¿Alguna aplicación práctica con algo que se quema y salen lucecitas de colores? Venga, una pista. Piensa en Rita Barberá y en el caloret, que se dio durante el acto que daba inicio a las Fallas, fiesta famosa por… Exacto, has acertado: la pirotecnia. Los diferentes colores de los fuegos artificiales se deben al uso de diferentes elementos químicos: el sodio da un color anaranjado; el calcio, entre rojo y amarillo; el bario, verde manzana; el cobre, verde; el litio, rojo, y el potasio, un color tirando a lila. En el próximo castillo de fuegos artificiales puedes entretenerte repasando la tabla periódica y la longitud de onda de análisis espectroscópico de cada elemento. Algunos lo hacemos.

Dejando los petardos para las Fallas y volviendo a la ciencia forense, el análisis de elementos ha servido para solucionar bastantes crímenes. Quizá el más llamativo sea el que ocurrió en el año 2002 en una finca privada de Noble, Georgia, Estados Unidos, donde aparecieron 334 cuerpos, esparcidos por el suelo, en diferentes estados de conservación y disposiciones. Los cuerpos no presentaban señales de violencia y, lo más curioso, en la zona no se había presentado un número de denuncias por desaparición alarmantemente alto. ¿Qué estaba pasando? El propietario de la finca era el gerente de la funeraria que abarcaba los tres estados limítrofes. Para ahorrar los costes de la cremación de los cuerpos y aumentar los beneficios, simplemente almacenaba los cuerpos en su finca, dejándolos tirados de cualquier manera. Siguiente problema. Los familiares habían pagado por los servicios funerarios, y habían recibido los restos de sus difuntos. Pero los investigadores comprobaron que la cantidad de ceniza recibida era anormalmente baja. ¿Qué había ocurrido? ¿Incineraba a uno y lo repartía entre varias familias? Pues no, parece que aplicó una política de recortes comparable a la del Gobierno español en ciencia. Fue mucho más radical, como denunció un análisis espectroscópico. El cuerpo humano tiene una cantidad muy baja de silicio, que apenas representa el uno por ciento. En las muestras de ceniza de los presuntos familiares se encontró que la cantidad de silicio era del veinte por ciento, un porcentaje que correspondía a cenizas de origen vegetal. Lo que sus familiares se estaban llevando a casa eran los restos de la barbacoa. Hay un capítulo de CSI que se basa en este hecho, pero lo suaviza mucho, ya que habla de un funerario que los abandonaba en contenedores para revender los ataúdes.

El problema de las técnicas de espectroscopia de absorción y emisión es que solo puedes analizar los elementos uno a uno y que te cargas la muestra, pues el análisis se basa en quemarla. Existe una alternativa, el análisis por activación de neutrones. Este análisis se basa en someter la muestra a un flujo de neutrones, de manera que algunos de ellos serán absorbidos por los átomos, creando isótopos inestables. Al volver a su estado basal, se produce una desintegración que emite una radiación de tipo gamma propia de cada elemento y fácilmente medible. La ventaja de este método es que se analiza toda la composición a la vez y que la muestra es estable, es decir, no se degrada por el análisis. Esta técnica es útil para muestras valiosas o muy pequeñas, ya que tiene una sensibilidad del orden de microgramos para el zirconio (un microgramo es la millonésima parte de un gramo), pero de picogramos para el manganeso (la millonésima parte de un microgramo, es decir, la billonésima parte de un gramo). Se puede utilizar para determinar, incluso aunque haya pasado tiempo, si alguien ha disparado, ya que los disparos suelen dejar restos de elementos poco comunes como bario o antimonio, que se detectan fácilmente por esta técnica aunque las cantidades sean ínfimas. El problema es que, para realizar este análisis, necesitas una fuente de neutrones, lo que no siempre es fácil de conseguir.

ANÁLISIS DE ISÓTOPOS ESTABLES. TU VIDA EN TUS NEUTRONES

Aquí no se acaba la utilidad del análisis de los elementos. Un mismo elemento puede tener diferentes pesos debido a la existencia de distintos isótopos, es decir, que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. Algunos de esos isótopos son radiactivos y al desintegrarse emiten energía, lo que nos permite medirlos directamente como ocurre con el carbono 14 que ya expliqué en el capítulo dedicado a la antropología. Otros isótopos son estables, es decir, no se descomponen ni emiten radiactividad y su estudio tiene numerosas aplicaciones en la ciencia forense. Veamos un ejemplo. El azúcar de mesa puede provenir de la remolacha o de la caña de azúcar. Ambos azúcares son indistinguibles en la mayoría de los métodos de análisis. Pero la forma en la que se produce ese azúcar dentro de la remolacha o la caña es diferente, ya que cada uno de estos sistemas utiliza de forma preferente un isótopo de carbono en concreto. Un análisis de isótopos estables distingue perfectamente si el azúcar proviene de la caña o de remolacha, mientras que los otros métodos no pueden llegar a distinguirlos o bien no alcanzan el nivel de precisión necesario. Por cierto, que la organización internacional de química, la IUPAC, tiene una comisión que se dedica solamente a publicar listas oficiales de pesos atómicos y de proporciones de isótopos, actualizando los datos cada año^[37].

¿Y aquí dónde entra la ciencia forense? A efectos prácticos, lo importante es que la composición isotópica de dos materiales con los mismos elementos puede variar por tener un origen diferente o haberse utilizado métodos de producción distintos, lo cual nos da una utilidad brutal en la ciencia forense, ya que dos materiales iguales, pero fabricados en sitios diferentes, no tendrán los mismos isótopos.

Por ejemplo: en la lucha contra el narcotráfico, podemos averiguar qué partidas de droga tienen el mismo origen, ya se trate de sustancias de origen natural como la cocaína o la heroína o bien de drogas sintéticas como el éxtasis. También sirve para estudiar muestras de material inorgánico como pintura, suelos o incluso cerillas. El análisis de los isótopos de hidrógeno y oxígeno se ha utilizado para averiguar si las cerillas halladas en la casa de un sospechoso cuadraban con las encontradas en el lugar del crimen.

Otro de los usos más sorprendentes es la identificación del origen geográfico de un cadáver. Gran parte de los átomos de hidrógeno que tenemos en el cuerpo provienen del agua que bebemos. No todo el mundo bebe agua de la misma calidad, solo hay que probar la que sale del grifo en Madrid, en Granada o en Valencia, por no hablar de Denia, donde durante toda mi infancia no era potable por tener demasiada sal. Acabo de contarte que uno de los factores para que cambie el porcentaje isotópico es la evaporación, que favorece a los isótopos más ligeros. Por eso la gente que beba agua procedente del deshielo o de cerca del nacimiento de los ríos tendrá un porcentaje de isótopos de H y de O muy diferente al de aquellos a los que les llega desde un embalse o con cierta proporción de agua de mar. Luego eso se puede medir y puede ayudar a determinar la procedencia de un cadáver. Pero no solo bebemos. Hay otra cosa más divertida. La dieta estadounidense es muy rica en azúcares, demasiado, por eso su nivel de obesidad y de diabetes está disparado respecto al de Europa… aunque estamos recuperando terreno. La producción de azúcares en Estados Unidos procede principalmente de la caña de azúcar y del maíz. En Europa no consumimos tanto azúcar, y una parte importante viene de la remolacha. Eso hace que las proporciones de isótopos de carbono sea diferente entre los estadounidenses y los europeos. De la misma forma, la composición de isótopos de nitrógeno puede indicarnos si la dieta de alguien es predominantemente vegetariana o carnívora. Si tomamos todos estos detalles en consideración, nos ayudarán a hacer una identificación o dar pistas muy valiosas en una investigación criminal.

Veamos un caso real. La Garda, la policía irlandesa, encuentra el cadáver decapitado de un hombre de raza negra de entre treinta y cinco y cuarenta años de edad, sin ninguna pista más. Se solicita un análisis completo de isótopos estables. Para empezar, se miden los componentes isotópicos de las uñas y del pelo. Tanto unas como otro crecen y nos los vamos cortando, y el material del que están formados se obtiene de la dieta. Al crecer con bastante rapidez, las uñas y el pelo nos dan una indicación de dónde ha estado recientemente su propietario. El resultado no dio diferencias respecto a los datos de alguien que viviera en Dublín, por lo que se estableció que, en su último año de vida, el desconocido había vivido en Irlanda. Lo siguiente fue comparar la parte interna del fémur con la externa. El fémur, como todos los huesos, se regenera, pero lo hace muy lentamente, de forma que la parte interior es la más nueva y la exterior, la más antigua. La interior confirmó que vivía en Irlanda, pero, en cambio, la parte más vieja dio una proporción diferente, típica de las regiones costeras cercanas al ecuador. Calculando el tiempo de recambio del hueso, se pudo determinar que había residido en Irlanda en los últimos siete u ocho años. Al comparar estos datos con los rasgos del cadáver, se determinó que venía de una zona de África ecuatorial, como se confirmó finalmente cuando se resolvió el caso. En realidad, la víctima procedía de una zona en la frontera entre Kenia y Somalia.

Incluso se puede apuntar mejor. Hay un elemento, el estroncio, cuyo radio isotópico cambia mucho. Esto se debe a que hay un elemento radiactivo, el rubidio 87, que al desintegrarse forma estroncio 87 que ya no es radiactivo. Si el suelo está formado de rocas más viejas, se habrá descompuesto mucho rubidio y la relación entre el estroncio 87 y los dos isótopos más frecuentes (el 86 y el 88) será alta, mientras que si el suelo es más joven (por ejemplo, por estar cerca de un volcán o de la cumbre de una montaña), la relación será más baja. El estroncio no tiene función biológica, pero se acumula en los huesos y dientes. En estos últimos lo hace principalmente en la infancia, después de que se caigan los dientes de leche y se formen los definitivos, mientras que en los huesos refleja los últimos diez años de vida más o menos (depende del hueso). Por eso la medida de los isótopos de estroncio es muy útil para medir migraciones (ya sea de animales o humanas). Este método se ha utilizado para identificar cadáveres de la guerra de Vietnam^[38] y gracias a él se pudo saber también que el Hombre de Hielo de los Alpes (Ötzi) había vivido de joven en los alrededores de Bolzano, en Italia, y que de adulto se estableció a unos cincuenta kilómetros de donde fue encontrado. Por cierto, ahora que lo pienso, mientras preparaba mi tesis doctoral (ese periodo de la vida en el que te sientes afortunado si puedes cobrar seiscientos euros al mes, sin ningún tipo de derecho laboral, paro, cotización a la seguridad social o contrato) también estuve midiendo rubidio radiactivo, por lo que seguro que incorporé más estroncio 87 en mi cuerpo serrano que la gente de mi entorno que no se gana la vida haciendo cosas tan raras. Desde luego, entre lo del carbono 14 y lo del estroncio 87, como mi cadáver aparezca en algún sitio raro, los arqueólogos o los antropólogos forenses que den con mis huesos se van a divertir.

SEPARAR MOLÉCULAS

Hasta ahora hemos visto cómo funcionan los métodos de análisis para estudiar átomos, es decir, los componentes últimos de la materia. Pero, en ciertas ocasiones, no queremos llegar a ese nivel. Los componentes atómicos principales de la materia viva son carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Si solo hiciéramos análisis de átomos, esto sería lo que veríamos en la mayoría de las moléculas presentes en la escena del crimen, pero, evidentemente, no es lo mismo cuando estos elementos están presentes en una mancha de sangre, en un veneno, en una droga o en el resto de un explosivo. Todos estos compuestos darán resultados muy parecidos en un análisis de átomos, pero diferentes si analizamos las moléculas que los componen.

Para empezar, lo primero que tenemos que saber es si tenemos una mezcla de moléculas y queremos separarlas o, en cambio, tenemos una sola molécula y queremos saber qué es en concreto. Empezamos por las mezclas.

Para separar una mezcla lo más usual es hacer una cromatografía y, entre ellas, las de capa fina son las más sencillas. Lo de cromatografía suena muy bonito, como a fotografía en colores. Hace referencia a sus orígenes históricos. El nombre lo acuñó el botánico ruso Mijaíl Tsweet puesto que lo utilizó para separar pigmentos vegetales y el resultado de la cromatografía fueron diferentes bandas de colores. A grandes rasgos, consiste en coger una tira de papel (técnicamente, celulosa) o una matriz de sílice u óxido de aluminio, y diluir la muestra en alcohol u otros disolventes según las moléculas que queramos separar. Al estar la tira de papel seca, por capilaridad absorberá el líquido y las moléculas que contiene, pero estas no se moverán a la misma velocidad. Los componentes de la mezcla original se separarán en diferentes manchas. En la ciencia forense se utiliza esta técnica para el estudio de drogas, explosivos, tintas o colorantes. Por ejemplo, para comparar dos tintas provenientes de diferentes cartas se puede hacer una cromatografía de capa fina y ver si dan el mismo patrón y saber, por ejemplo, si dos notas de rescate han sido escritas con el mismo bolígrafo.

Sigamos con la misma idea. Puesto que las moléculas de una mezcla se mueven de forma diferente en diferentes medios, la cromatografía se puede desarrollar de diferentes maneras en función de lo que quieras analizar. Muchas técnicas no necesitan capilaridad, sino que la muestra simplemente se deja caer por gravedad en una columna que separa las moléculas en función de la carga eléctrica o del tamaño. También puedes poner una molécula que de forma específica reconozca a otra, de manera que la atrape únicamente a ella mientras atraviesa la columna e ignore al resto. Esto último se llama cromatografía de afinidad, y se utiliza en los tests rápidos para detectar drogas, explosivos o si la muestra de sangre es humana.

La cromatografía líquida se puede mejorar si, en vez de poner la muestra en una columna y dejar que caiga por gravedad, tomamos una bomba de presión y un inyector y hacemos que la mezcla pase por una columna de acero a alta presión y, al final del recorrido, ponemos un detector que analice de forma continua lo que sale de ella. Esta cromatografía líquida de alto rendimiento (High Performance Liquid Chromatography o HPLC) es mucho más eficaz a la hora de separar mezclas complicadas. En casos en que las muestras son volátiles (como ocurre, por ejemplo, con muchos explosivos) se puede utilizar la cromatografía de gases, basada en el mismo principio, pero las muestras no se disuelven en líquido sino que directamente están en fase gaseosa y se separan los diferentes componentes del gas. Normalmente estos métodos son los que se utilizan para detectar muestras muy pequeñas de drogas. Además tiene la ventaja de que permite detectar muy bien las impurezas que contienen estas sustancias. Las impurezas dan información muy valiosa sobre el método de producción o de transporte y pueden indicar quién es el fabricante de esa partida. Por cierto, por mi experiencia con los alumnos, cuando he dicho columnas de acero, bombas de presión y detectores, igual os estáis haciendo la imagen mental de un complejo industrial como los altos hornos de Sagunto antes de la reconversión (que todavía están esperando a ver en qué se convierten, más bien pareció una liquidación). Nada más lejos de la realidad. Una columna de HPLC tiene unos 10-15 cm de longitud y 1-2 cm de diámetro, mientras que una columna de gases es una especie de serpentín de 15-20 vueltas que cabe en la palma de la mano. El equipo completo de columna, bomba y detector cabría perfectamente en la encimera de cualquier cocina de un piso de protección oficial de los años setenta. En general, cuando, después de haberlo explicado en clase los alumnos lo ven en el laboratorio de prácticas, siempre ponen la típica cara de «¿esto era…?».

IDENTIFICAR MUESTRAS. ¿ESTO QUÉ ES LO QUE ES?

Hasta aquí hay que tener en cuenta que la cromatografía, del tipo que sea, no te dice qué tipo de molécula es cada una de ellas, solo te las separa. Puedes tener una estimación indirecta utilizando patrones, es decir, una muestra conocida. Si la muestra que estás analizando se comporta igual que el patrón, puedes asumir que es lo mismo. La única que detecta una muestra en concreto son las tiras reactivas, pero su alcance es muy limitado ya que solo son capaces de detectar la molécula (droga, explosivo, hormona del embarazo) para la que han sido diseñadas. No obstante, a medida que la muestra sale de la columna y se va separando, hay diferentes técnicas que sí permiten identificar las moléculas individuales.

Por ejemplo, la espectrografía de infrarrojos se basa en hacer pasar a través de la muestra un haz de rayos infrarrojos, que reaccionarán específicamente con determinados tipos de enlace dando un patrón de absorción determinado, y de esta manera podemos saber qué moléculas están presentes. Toda molécula está constituida por unos átomos enlazados de diferente manera, Por tanto cada molécula, en función de sus enlaces, tendrá un patrón de infrarrojos determinado y esto nos sirve como huella dactilar para identificar diferentes moléculas. Y no solo hablamos de drogas y explosivos. El uso de técnicas de espectroscopia de infrarrojos junto con la difracción de rayos X puede servir, por ejemplo, para estudiar cómo se ha quemado un cadáver. Según la temperatura a la que se queme y las circunstancias, los cristales de hidroxiapatita, el principal componente inorgánico del hueso, pueden cambiar y, de hecho, las altas temperaturas favorecen que crezcan estos cristales. Asimismo, en un hueso intacto sometido a la espectroscopia de infrarrojos aparecen dos bandas debidas al fosfato. Al aumentar la temperatura, estas dos bandas disminuyen de intensidad y aparece una tercera, lo que también sirve de indicación del tiempo y la temperatura a la que se ha sometido el cadáver. Además, según la temperatura del fuego y el porcentaje de grasa del cuerpo, los huesos adquirirán diferente color.

Existe otra técnica que también nos sirve para identificar moléculas desconocidas ya que nos da pistas sobre el peso atómico: la espectrometría de masas. La base teórica es fácil de entender. A ver, seguro que todos habéis visto un tubo fluorescente, ¿no? Los tubos se basan en hacer pasar una corriente eléctrica por un gas que tiene neón, argón y algo de mercurio. La electricidad provocará que se ionice el gas (es decir, que adquiera carga eléctrica porque le quita o le pone electrones) y se forme una corriente de plasma (electrones y átomos con carga positiva que se desplazan de una parte a otra del tubo). Este desplazamiento genera fotones, que a su vez excitan el fósforo que recubre el tubo y este elemento, al recibir energía en una longitud de onda (normalmente ultravioleta), emite en otra (luz visible). No debemos confundir la fluorescencia, o capacidad de emitir energía con una longitud de onda determinada cuando la recibes con otra longitud de onda, con la fosforescencia, que es la capacidad de almacenar y emitir energía en forma de radiación con una longitud de onda determinada. Para entendernos, una sustancia fluorescente, cuando deja de recibir energía, deja de emitir. En una sustancia fosforescente, después de absorber, sigue emitiendo (recuerda que la almacenaba y, después, la emitirá muy despacio y de forma continua). Esto lo saben quienes han tenido un reloj de manecillas antiguo, de aquellos en los que los números brillaban por la noche. Por cierto, que para conseguir este pigmento fosforescente en los relojes antiguos se utilizaba uranio, de modo que hoy no superarían ningún estándar de seguridad por su alto nivel de radiactividad. Todavía en los relojes tenía un pase, pero en las tiendas de recuerdos para turistas te podías encontrar los objetos más inverosímiles con material fosforescente, desde la Virgen de Fátima hasta reproducciones de alienígenas.

Bueno, quedémonos con que tenemos una nube de electrones, que al tener carga negativa irán hacia el polo positivo o cátodo, y otra de moléculas cargadas con carga positiva, las cuales irán hacia el polo negativo o ánodo. Estas partículas pueden ser atraídas por un imán. Haz la prueba en casa: coge un imán (potente), acércalo a un tubo fluorescente (encendido) y verás que la luz llega solo hasta donde está el imán porque las moléculas cargadas, en vez de circular de un extremo a otro, se desvían por el imán. Este efecto también se puede ver en los televisores antiguos, aquellas cajas enormes en las que podías poner encima la foto de la comunión y la flamenquita como recuerdo de las vacaciones en Benidorm. El tamaño era debido a que la imagen se formaba por un tubo de rayos catódicos. Si acercas un imán a la pantalla, verás que la imagen, formada por la superposición de tres colores diferentes, se separa en ellos y forma figuras psicodélicas.

Y ahora llegamos a la ciencia forense. Imagina que por un tubo donde hay un electrodo en cada punto, o sea, un campo eléctrico, haces pasar la molécula ionizada (con uno o varios electrones de menos, lo que le da carga positiva) que quieres identificar. Obviamente, irá hacia el polo negativo. Ahora, imagina que en perpendicular pones un imán, de manera que este la atraerá y la trayectoria recta de la molécula se desviará y se convertirá en una curva. Que la curva sea más o menos pronunciada dependerá de la relación entre la carga molecular y la masa. Cuanta menos masa, más lejos llegará, y cuanta más carga, más la atraerá el imán. Y esto nos permite deducir la masa de la molécula. Existen diferentes mejoras sobre esta técnica, como la ionización por electrospray (ESI) o la disociación inducida por colisión (CID), que sirven para fragmentar moléculas complicadas y analizar el peso de los diferentes fragmentos, lo que permite estudiar mejor cuál era la estructura molecular original.

El laboratorio químico de la policía científica española data del año 1975 y desde 2009 cuenta con un edificio propio en Canillas (Madrid), aunque existen diferentes instalaciones en otras ciudades. Las tres áreas principales de trabajo son: química general, que engloba el estudio y análisis de muestras de restos de incendios, explosivos, tierras, vidrios, etc.; química toxicológica, que estudia drogas y fármacos de abuso; y química criminalística, dedicada a todo aquello que pueda ayudar a esclarecer los hechos en el momento del juicio oral, desde pinturas de coches implicados en delitos a restos de disparos, fibras, restauración de números troquelados en armas o vehículos, tintas y papel… Además, se cuenta con un sistema informático denominado LIMS (Laboratory Information Management System) que integra los datos técnicos con los administrativos (cadena de custodia, responsable del informe…), lo cual permite facilitar la información y evitar errores que puedan desmontar una prueba en un juicio.

MÉTODOS RÁPIDOS: ANTICUERPOS AL RESCATE

Todos estos métodos que he explicado precisan trabajo de laboratorio y equipamiento. Sin embargo, en muchas películas hemos visto que, en la escena del crimen, el propio policía científico coge una especie de palillo o aparatito y dice «es sangre humana», «se trata de droga» o algo parecido. ¿Cómo puede saberlo? Antes he explicado que la cromatografía de afinidad se basa en detectar una molécula en concreto de una mezcla compleja. Esta misma idea se puede «tunear» para conseguir un test que nos permita un análisis rápido de diferentes moléculas, o incluso productos de consumo, como ocurre, por ejemplo, con los tests de embarazo. Por cierto, ¿alguna vez te has preguntado cómo funcionan? Pocos artilugios unen tanto los sentimientos humanos, la biotecnología y la ciencia forense como un test de embarazo. Antiguamente la forma de saber si alguien estaba embarazada era la prueba de la rana o de Galli Mainini. La prueba consistía en inyectarle la orina de la mujer a una rana macho. Si la muestra contenía hormonas propias del embarazo, el bicho reaccionaba y a las tres horas se podían detectar células seminales en su orina debido a que el positivo provocaba la eyaculación (del bicho, no de la mujer). Este método era bastante engorroso. La biotecnología jubiló a las ranas, hizo los ensayos más fiables y, sobre todo, mucho más sencillos y privados, de forma que cualquier mujer los puede realizar en la intimidad de su cuarto de baño. La prueba consiste en detectar una hormona denominada gonadotropina coriónica humana (HCG, por sus siglas en inglés) que se produce en grandes cantidades en el embarazo. ¿Por qué la tira se pone de color si estás embarazada? El truco es que el extremo de la tira contiene anticuerpos contra la HCG, que además están marcados con una bola microscópica de látex coloreado o de oro coloidal. Si esa hormona está presente, los anticuerpos serán capaces de reconocerla entre todas las moléculas que pueblan la orina y se unirán fuertemente a ella, es decir, tenemos una cromatografía de afinidad. A medida que la tira se humedece, los anticuerpos unidos a la HCG se desplazan por la tira empujados por la orina que la va empapando, hasta que llegan a una trampa consistente en otro anticuerpo inmovilizado. Cuando todos los anticuerpos se acumulan en el mismo sitio, puede verse la banda gracias a la bolita que llevan pegada. ¿Qué pasa si el resultado es negativo? El anticuerpo trucado se desplaza por la tira sin encontrar la HCG, por lo que no cae en la trampa. Este mismo sistema, que mucha gente conoce, puede cambiarse poniendo anticuerpos que reconozcan una droga, un explosivo o sangre humana, con lo cual tenemos las pruebas rápidas que nos dicen si están presentes, pero no qué cantidad hay. Por eso, para hacer valoraciones precisas de la cantidad, del origen o de otros aspectos es necesario ir al laboratorio y hacer allí todo lo que os estoy contando en este capítulo. Estos kits solo sirven para saber en la misma escena si tienes un alijo de heroína o si Grissom y Sarah Sidle van a ser papás (no creo, no les veo muy por la labor).

ANÁLISIS DE SUELOS: SI MATAS A ALGUIEN, LÍMPIATE LOS ZAPATOS

Una de las aplicaciones más usuales de la química forense es el análisis de suelos, que junto con otras disciplinas como la geología forense nos puede dar pistas muy valiosas para resolver un crimen. Por ejemplo, uno de los campos de interés dentro de la ciencia forense es la tafonomía, el estudio de los enterramientos. En ocasiones, cuando alguien mata a una persona y quiere hacer desaparecer las evidencias, la entierra, lo que implica remover el suelo, alterar sus propiedades y, como dijo Locard, dejar trazas y llevarse trazas. Cuando un cuerpo es enterrado, se deja toda una serie de pistas en él. Como ejemplo, un caso práctico. Enrique Kiki Camarena, un agente de la DEA (la agencia antidrogas estadounidense), fue enviado a México en misión especial para hacer frente a los cárteles de la droga. Su cadáver fue encontrado en el rancho de uno de los narcos más famosos de la época. La versión oficial fue que había sido descubierto y ejecutado. No obstante, en una foto del cadáver emitida por televisión, un experto pudo ver que algo no cuadraba. Las manchas de tierra que tenía pegadas en la ropa no correspondían con la de la zona del Rancho Grande, por lo que el primer enterramiento había sido en otro lugar. Esto permitió descubrir que había sido víctima de una trama policial corrupta con implicaciones al más alto nivel que luego intentó atribuir la muerte a un narco rival^[39].

Cada suelo tiene unas características determinadas de color, composición y pH. Otros factores que nos pueden ayudar a caracterizar un suelo son el análisis mecánico (duro, blando, granulado) y la naturaleza de los minerales presentes. En general los componentes del suelo son arena, arcilla, materia orgánica o sedimentos, cuyas proporciones y composiciones varían. Cada uno de estos componentes tiene unas propiedades específicas, lo que nos permite identificarlos por diferentes métodos.

Para estudiar suelos podemos utilizar la difracción de rayos X, una técnica que se basa en enviar un haz de esta radiación a una muestra. Algunos materiales ordenan sus átomos de manera regular. Cuando el material analizado recibe un haz de rayos X, este choca con los átomos, que desvían su trayectoria (se difractan) y, como están ordenados, la difracción también se produce de forma regular. Si se estudia la forma en la que se han difractado los átomos, podemos tener una idea de su ordenación y, por tanto, de la composición del suelo o del material estudiado. La famosa estructura de la doble hélice de Watson y Crick se descifró a partir de un estudio de difracción de rayos X hecho por Rosalind Franklin.

Otra técnica para estudiar un suelo es analizar la composición de sus gránulos, y para eso se puede utilizar la microscopia electrónica de barrido, que te permite observar los gránulos del suelo y comparar si dos muestras son iguales o diferentes.

Independientemente de estas técnicas, una forma muy rápida y visual para comparar diferentes muestras de suelos es la densitometría. Consiste en preparar una solución en gradiente de densidad. Para que nos entendamos, imagina una imagen cuya parte superior sea negra mientras que la inferior es blanca y, en vez de cambiar de un color al otro de repente, el negro se va degradando y pasa por todos los tonos de gris hasta llegar al blanco, de forma que no hay una transición brusca. Esto sería un gradiente de color. En una densitometría hacemos un gradiente de densidades, de forma que el fondo del tubo de ensayo es muy denso y el contenido de la parte superior es menos denso. El suelo es una mezcla compleja de diferentes componentes. Para someter una muestra de tierra a un gradiente de densidades, la centrifugamos de manera que cada uno de sus componentes se hundirá hasta llegar a la parte del tubo que tenga exactamente su misma densidad. Ahí se quedará parada, y el tubo mostrará bandas que representan cada uno de los componentes. Si podemos aislar muestras de tierra de, por ejemplo, la ropa del cadáver o de algún instrumento relacionado con el crimen (una pala para enterrar) y la comparamos con diferentes muestras de los sitios donde se sospecha que sucedió el crimen, el patrón de bandas que aparezca en este análisis debe ser el mismo. Y al contrario, si la tierra encontrada en los bolsillos del cadáver, por ejemplo, no coincide con la tierra de alrededor, esto implica que fue enterrado originalmente en otro lugar.

Los restos de arena de una pala estuvieron detrás de uno de los golpes a la mafia en la década de 1990. Tommy Karate Pitera era uno de los liquidadores favoritos de la familia Bonanno, que tradicionalmente controlaba la zona de Nueva York. Pitera era conocido por su afición a las películas de artes marciales y por practicarlas con sus víctimas antes de liquidarlas. Básicamente hacía todo el trabajo sucio para la familia, como eliminar soplones o interceptar envíos de droga y dinero de familias rivales. Parece ser que no interiorizó aquello de «karate solo defensa» que el señor Miyagi le decía a un adolescente Ralph Macchio en Karate Kid (John G. Avildsen, 1984). Por cierto, la actriz que encarna a la novia del protagonista en la primera película, Elizabeth Shue, interpreta a la agente Julie Finlay en las temporadas 13, 14 y 15 (más una aparición en la 12) de CSI Las Vegas. Volvamos a Pitera. Para conseguir que John Gotti, el capo di tutti capi en el Nueva York de los años ochenta, lo contratase, Pitera empezó a eliminar a la gente que le resultaba molesta con el fin de congraciarse con él. La prueba definitiva de su incriminación fue que la pala que guardaba en el coche conservaba restos de tierra de la fosa común donde se encontró a siete de sus víctimas.

GEOLOGÍA FORENSE: NO ROMPAS LAS CAPAS

Hay ocasiones en que el análisis de suelos no se hace por métodos químicos, sino por métodos geológicos. Estudiando las características del suelo se pueden encontrar fosas comunes o enterramientos. Conocer las particularidades del suelo es útil para encontrar dónde hay un enterramiento o incluso un yacimiento arqueológico. El suelo suele estar formado por la acumulación sucesiva de sedimentos que van formando capas o estratos. Esto se aprecia muy bien cuando vamos por una autopista y pasamos por una colina que han cortado para construir la vía. El corte geológico muestra diversas capas donde a simple vista se observa su diferente composición puesto que los colores varían de una a otra. En general, el suelo, hacia abajo, presenta una regularidad y una ordenación. Si el suelo ha sido alterado, para enterrar un cadáver, por ejemplo, se rompe esta ordenación y las huellas perduran durante milenios. Si el enterramiento es reciente, a simple vista se ve un parche con diferente textura o color. No obstante, la capa más superficial cicatriza pronto y enseguida se cubre de vegetación, o el viento disimula las señales y en pocas semanas las huellas externas del enterramiento desaparecen. En los últimos años, debido a las grandes injusticias del siglo XX, se ha hecho mucha investigación sobre fosas comunes. A los pocos años de la caída del régimen argentino ya había equipos de investigación llegados de fuera tratando de encontrar los restos de los desaparecidos, y lo mismo pasó en la extinta Yugoslavia. Como en todas partes, ¿no? Bueno, ya lo decía el lema acuñado durante el franquismo, Spain is different… y qué razón tenía.

Las fosas comunes o los enterramientos se pueden observar a simple vista si las alteraciones en el suelo no han acabado de borrarse; excavando superficialmente, haciendo cortes, para tratar de encontrar alteraciones en el perfil de sedimentos; o haciendo catas, para ver el perfil litológico o la estratigrafía. También se puede utilizar ayuda tecnológica, como el georradar o la medida de la conductividad eléctrica, para detectar alteraciones en el suelo que nos indiquen posibles enterramientos.

En algunos casos la ayuda viene de la biología. Cuando se produce un enterramiento, la tierra se descompacta. Esa descompactación puede mantenerse durante mucho tiempo. Esta ventaja puede ser utilizada por algunos insectos como las hormigas, que no son bobas y prefieren hacer los nidos donde la tierra está más suelta porque así tienen que hacer menos esfuerzo para excavar. En sus memorias, William Bass cuenta que estuvo investigando las tumbas de los arikara, una tribu de indios exterminada por los sioux, y descubrió que los enterramientos estaban justo debajo de las entradas de los hormigueros. Además, eran fáciles de localizar porque las hormigas solían utilizar huesecillos de los cadáveres y las cuentas o abalorios de los trajes funerarios en la construcción de la entrada. Simplemente siguiendo a las hormigas, estas les llevaban a las tumbas.

Hay numerosos crímenes que se han resuelto por haber encontrado el lugar de enterramiento del cadáver, sin ir más lejos, el de las niñas de Alcácer. En ocasiones los criminales son tan comodones que utilizan su propia casa, como Fred y Rose West, que entre 1967 y 1987 torturaron, violaron y asesinaron a diez jóvenes, más a una esposa anterior de Fred y a una hija que tuvo con esta, y las enterraron en su propia casa. Las sospechas de la policía surgieron por las acusaciones de una de sus hijas, que dijo que Fred la había violado, aunque luego se retractó. No obstante, un registro permitió descubrir los enterramientos en el jardín. Dado que los británicos son muy dados a los recuerdos macabros, la decisión del ayuntamiento fue demoler la casa y construir sobre ella un vial, y además quemar todas las vigas y triturar todos los ladrillos para que nadie pueda comerciar con los restos de la que se denominó «la Casa de los Horrores». En España hemos tenido una versión más castiza, la de «el Jardín de los Horrores» de Castellón (lo raro es que no lo bautizaran como «la Ciudad de los Horrores), protagonizada por Emilio Pellicer Arias, el Petxina, y Rafael Romero Leiva, el Cojo. Aunque se pensó que habían matado a varias personas, al final solo se pudo demostrar un asesinato, el de Enrique Benavent^[40].

CASO REAL: PATRICIA STALLINGS O LOS QUÍMICOS TAMBIÉN VEN LA TELE

No hay crimen que más repulsa social desate que cuando una madre atenta contra sus hijos. Como mamíferos, estamos programados genéticamente para proteger a nuestras crías. Por eso ver cachorros de cualquier especie nos despierta esos sentimientos de ternura. Existen casos en los que, debido a la depresión posparto, la madre focaliza en su hijo toda la tensión y angustia acumuladas, cuya expresión puede ser violenta (algo así sucedió en La Seca [Valladolid] en 1971, donde una madre atacó a su hijo clavándole agujas). Por eso, cuando Patricia Stallings fue acusada de envenenar a su hijo, no hubo ningún atenuante por enajenación mental transitoria.

Verano de 1989. Los Stallings eran una pareja normal que acababan de ser padres por primera vez y pasaban las vacaciones en su casa del lago, como otras muchas familias estadounidenses. Sin embargo, la salud del pequeño Ryan, nacido en primavera, parecía no ir bien. Un viernes, el bebé vomitó después de un biberón, aunque luego mejoró. Sin embargo, el domingo ni siquiera pudo comer. Pasó el día aletargado y respirando con dificultad. Preocupados, acudieron al médico. Desconcertado, el médico ordena un análisis de sangre y, para su sorpresa, encuentra etilenglicol.

El etilenglicol es el compuesto principal de los anticongelantes que se utilizan para los coches y calefacciones en climas fríos. Si el niño tenía esta molécula en la sangre era porque alguien se la había puesto en el biberón, por lo que todo apuntaba a un envenenamiento intencionado. El juez adoptó medidas cautelares mientras se resolvía el caso y el niño quedó en custodia tutelada. En una de las visitas autorizadas la madre volvió a darle un biberón a su hijo. A los tres días, Ryan tuvo una crisis y los esfuerzos del hospital por salvarle fueron infructuosos. El bebe murió.

La investigación fue rápida. La autopsia desveló restos de etilenglicol en la sangre y cristales de oxalato en los pulmones. El oxalato es el producto que queda cuando el cuerpo trata de metabolizar el anticongelante. Además, se encontró una botella de anticongelante en el sótano de los Stallings y restos en el biberón, por lo que el envenenamiento por parte de la madre parecía claro. Solo quedaba una duda: ¿cuál era el móvil? Los Stallings eran una familia normal, pero el fiscal apuntó que Patricia podía padecer el síndrome de Münchhausen, un trastorno psiquiátrico que hace que el paciente simule estar enfermo o reproduzca síntomas para llamar la atención. Sin embargo, en este caso, en vez de autolesionarse la madre había decidido lesionar a su hijo… hasta que se le fue la mano. El jurado popular fue implacable. Patricia fue considerada culpable de homicidio en primer grado y condenada a cadena perpetua. Su suerte parecía echada. O no.

Una circunstancia precipitó un desenlace contrario al esperado. Cuando murió Ryan, Patricia estaba embarazada de tres meses. El pequeño David nació y fue dado en adopción por el estado, pero a los pocos meses empezó a mostrar síntomas similares a los de su hermano. Estaba claro que ahora no podía ser su madre la culpable. Un análisis genético desveló que el pequeño David sufría una acidemia metilmalónica (AMM), una enfermedad genética que sufren menos de una persona de cada cincuenta mil. Los que padecen esta enfermedad son incapaces de metabolizar correctamente las proteínas de la dieta y se acumula ácido metilmalónico. Esto puede suceder también en casos de falta de vitamina B₁₂. ¿Y cuáles son los síntomas de esta enfermedad? Pues exactamente los mismos que los de un envenenamiento por anticongelante.

Los bioquímicos William Sly y James Shoemaker, de la Universidad de San Luis (Missouri), se enteraron del caso porque lo vieron en el programa Misterios sin resolver. Les parecía estadísticamente imposible que un niño con un veinticinco por ciento de posibilidades de sufrir AMM hubiera sido envenenado con algo que produce los mismos síntomas que la enfermedad que padece su hermano. Sin embargo los análisis forenses habían encontrado etilenglicol en la sangre de Ryan, una molécula que no tiene nada que ver con el ácido metilmalónico. Solicitaron realizar un segundo análisis. Y, por sorpresa, no encontraron etilenglicol. De alguna manera los laboratorios forenses habían fallado, quizá influidos por el eco mediático del caso.

Para poner a prueba su hipótesis del fallo en los análisis, enviaron muestras de sangre contaminadas con ácido metilmalónico a siete de los laboratorios forenses acreditados. El resultado en tres de ellos fue que la sangre contenía anticongelante, algo que sabían que era falso. ¿Cómo pudo fallar tan estrepitosamente el análisis? El análisis se hacía por cromatografía de gases, un método de separación. La identidad de la molécula se establece por comparación con un patrón. El acido metilmalónico era irrelevante desde el punto de vista forense, por lo cual no estaba presente en la mayoría de los patrones que se utilizaban para calibrar los aparatos o comparar las muestras. Esta molécula se detecta en un cromatograma en la misma zona en la que aparece el etilenglicol, por eso fue identificada incorrectamente.

Aquí es donde entra en juego el sesgo del analista. Un analista concienzudo, al ver una mínima discrepancia de la muestra con el patrón de etilenglicol, hubiera debido repetir el análisis o buscar una biblioteca de patrones mayor para ver si esa señal podía cuadrar con otra molécula. Hoy en día, pediría que el análisis se hiciera por espectrometría de masas, un método que permite identificar la molécula. No obstante, dado que todos los aparatos tienen cierto error y que el caso tenía mucho eco mediático, lo más razonable y sencillo era achacar la discrepancia al error experimental y decidir que la muestra contenía anticongelante. No hemos de olvidar que los que hacen los análisis son personas, que también ven las noticias y este caso tuvo muchísima cobertura mediática.

Los hallazgos de estos dos bioquímicos, apuntando a un error en los análisis, desconcertaron a la fiscalía que pidió una segunda opinión. Piero Rinaldo, experto en enfermedades genéticas de la Universidad de Yale, confirmó que Ryan sufría una enfermedad genética y no un envenenamiento con anticongelante. Posiblemente su fallecimiento fue debido al tratamiento en el hospital. Un envenenamiento con anticongelante se trata con etanol, pero en un paciente con AMM esta sustancia se convierte en oxalato, que precipita en combinación con el calcio de la sangre y se acumula en el pulmón y en el riñón. Estos cristales son, en última instancia, los causantes de la muerte. Finalmente se demostró que el análisis en el que se encontraron trazas de anticongelante en el biberón también fue fallido. Ante la evidencia, la fiscalía retiró los cargos y Patricia Stallings quedó en libertad.

Hoy, el caso de Stallings está referenciado en casi todos los libros de bioquímica como un fallo de la ciencia o, mejor dicho, una interpretación sesgada de los resultados. Pero una cosa son los errores y otra la pseudociencia.