Stradivarius y la microbiología, perfecta armonía







Acaban de ver la interpretación a cargo de Itzhak Perlman, violinista israelo-estadounidense, del tema principal de la película “La lista de Schlinder” compuesto por John Williams. El violín que toca es obra de Antonio Stradivari y fue fabricado en 1714.

Para la gran mayoría de los expertos, los violines Stradivarius ―nombre latinizado de su fabricante― son los instrumentos mejor fabricados de la historia, no sólo por la belleza intrínseca de cada uno de ellos, sino por su inigualable calidad sonora.  Aunque los cálculos difieren, se estima que Stradivari llegó a producir unos 1.200 instrumentos, aunque sólo se conservan alrededor de 600 que han sido autentificados con seguridad. Esto da muestra tanto de su productividad como de su longevidad (vivió más de 90 años). Nadie ha sido capaz de imitar su pericia.

Antonio Stradivari nació en 1644 en la ciudad de Cremona, Italia. Ciudad famosa por la calidad de sus artesanos, comenzó su carrera de lutier en el taller de Nicolò Amati, aunque alrededor de 1665 empezó a aceptar trabajos propios.  Sin embargo, fue a partir de 1680 cuando Stradivari se aleja definitivamente del estilo de su maestro, experimentando con su propio diseño: mejoró la fabricación del arco y del mástil, realizó unos cálculos más exactos de los espesores de la madera y empleó un barniz más coloreado. Sus violines eran más estrechos y alargados, rasgos que se acentuarían progresivamente con los años.

La parte más importante de un violín es su caja de resonancia.  Está formada por dos tablas, la tabla delantera (llamada tapa y elaborada normalmente con madera de abeto) y la trasera (denominada fondo, y fabricada en madera de arce), que son rodeadas por las cubiertas laterales o aros.  La tapa se encuentra horadada simétricamente y casi en el centro por dos aberturas de resonancia llamadas “efes”. Todo el conjunto se encola formando una caja hueca.

En el interior de la caja se encuentra el alma del violín, una pequeña barra cilíndrica de madera colocada entre la tapa y el fondo, situada en el lado derecho del eje de simetría de la caja.  Por otro lado, adherido a lo largo de la cara interna de la tapa, se coloca un listón fino de madera llamado barra armónica.  Tanto el alma como la barra armónica cumplen dos funciones: ser soportes estructurales (el violín sufre mucha tensión) y transmitir mejor los sonidos dentro de la caja de resonancia.


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Se han propuesto numerosas teorías acerca de por qué los instrumentos fabricados por Stradivari son de una calidad notablemente superior a la de sus contemporáneos o a cualquier otro fabricado en la actualidad (aunque un estudio reciente sostiene que los expertos prefirieron un violín nuevo a un Stradivarius en un experimento de doble ciego, sus conclusiones no han sido aceptadas debido a la metodología empleada). Antes de valorar las hipótesis que se han venido planteando, debemos destacar la maestría del fabricante.  Dada la importancia fundamental de la caja de resonancia, verdadera clave de bóveda del sonido del instrumento, la esencia del buen hacer del lutier está en lograr una homogeneidad en el grosor y en la curvatura de la madera que conforma tanto la tapa como el fondo de la misma.  Es un trabajo que aun hoy se sigue haciendo a mano debido a su delicadeza.

Entre las explicaciones de la calidad sonora de estos violines, una de las más citadas es la relativa al tipo de barniz utilizado una vez terminado el instrumento.  En un principio, los violines se barnizaban con una finalidad estética y para proteger la madera de la suciedad, la humedad y el ataque de insectos.  Precisamente por este motivo, el barniz es uno de los elementos más cambiantes en un instrumento debido a su deterioro, lo que obliga a que se cambie o se mezcle con capas posteriores, impidiendo un análisis adecuado de sus propiedades físicas.  Sin embargo, hay unanimidad entre los expertos: un barniz demasiado plástico atempera el sonido, mientras que uno demasiado elástico puede incrementar los sonidos de baja frecuencia.  No se conoce a ciencia cierta la composición del barniz empleado por Stradivari, lo que ha llevado en ocasiones a conjeturar la intervención de algún alquimista como justificación última de la calidad de los instrumentos.

A pesar de todo, la conclusión más aceptada es que un barniz no puede mejorar las condiciones sonoras del instrumento, pero sí empeorarlas si no es el apropiado.

De esta forma, los intentos de explicar el fenómeno se decantaron por estudiar la cualidad y calidad del tipo de madera utilizado.

A mediados del siglo XVII se vivió en centroeuropa una Pequeña Edad de Hielo (el Mínimo de Maunder) que conllevó un descenso generalizado de las temperaturas. Durante este periodo, la madera de los árboles creció de un modo especialmente lento y uniforme, adquiriendo así una baja densidad y un alto módulo de elasticidad.  Para investigadores como Lloyd Burkle y Henri Grissino-Mayer el empleo de la madera de estos árboles explica las cualidades únicas de los violines Stradivarius.  Sin embargo, se ha comprobado que no todos estos violines tienen anillos de crecimiento estrechos en la madera, por lo que no se advierte una correlación clara entre este crecimiento lento de los árboles y la calidad sonora del violín.

Joseph Nagyvary, profesor emérito de la Universidad A&M de Texas, es quizás quien ha pasado más tiempo analizando y estudiando los violines fabricados por Stradivari y Guarnieri.  En el año 2006 publicó una breve comunicación en la revista Nature ―junto a otros colegas― donde sostenía que la madera empleada en la fabricación de estos instrumentos había sido tratada químicamente.  Concretamente, apuntó que se habían producido cambios en la madera debido a la modificación de alguno de sus componentes a través de la hidrólisis en la celulosa, o la oxidación de sus compuestos (deslignificación de la madera).  Con posterioridad (en el año 2009) los autores hicieron público un estudio más extenso cuyo objetivo era el de identificar los minerales empleados en esos tratamientos químicos: se encontraron trazas de sulfato de bario, fluoruro de calcio, boratos y cristales de silicato de zirconio; ninguno de ellos presentes en la madera natural.


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Los resultados indicaron que se habían empleado conservantes minerales para tratar la madera y que éstos podrían haber provocado importantes cambios en su matriz orgánica y haber repercutido en sus propiedades acústicas.  Aventuraron que la intención de los fabricantes pudo ser la de preservar la madera mediante inmersiones en agua hirviendo que contenía esos minerales.  Aunque pueda parecer contraproducente empapar la madera y añadir conservantes minerales por los efectos negativos que provoca en el módulo de elasticidad, también genera una serie de cambios físicos beneficiosos como la reducción de la densidad de la madera y un incremento de la permeabilidad.

Y aquí es donde entra la microbiología.  Analicemos en primer lugar cómo se obtenía la materia prima por los lutiers cremonenses: una vez talada la madera, ésta se transportaba flotando a través de los ríos que descienden de los Alpes.  Acto seguido se almacenaba (probablemente durante mucho tiempo) en la laguna de Venecia.  El agua salada y relativamente estanca de la laguna proporcionaba cantidades moderadas de bacterias y hongos que colonizaban la madera degradándola, proceso que mejora su ductilidad y maleabilidad.

Los componentes principales de la madera son la celulosa, la lignina (aproximadamente un 25%), que proporciona dureza y protección, y la hemicelulosa (otro 25%) cuya función es actuar como unión entre las fibras.  La combinación de ambos polímeros, la celulosa y en especial la lignina, convierten a la madera en un material muy duro y, por lo tanto, difícil de manipular.  Las maderas blandas, por el contrario, tienen la desventaja de su corta vida.  Se ha comprobado que la madera macerada en agua salada ligeramente colonizada por bacterias y hongos degradadores tiene una permeabilidad 50 veces superior a la que se seca en un ambiente aséptico.  Del mismo modo, la presencia de poros evita presiones internas y mejora la conservación, por su menor sensibilidad a los cambios climáticos y la mejor penetración de los barnices. Los análisis por microscopía electrónica llevados a cabo con maderas utilizadas en los talleres cremoneses constatan la presencia de filamentos de hongos y restos de bacterias, así como un alto contenido en sal.

Francis Schwarze, patólogo perteneciente a los Laboratorios Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales (Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research ― EMPA) decidió tratar la madera de picea y arce con dos especies de hongos degradadores, Physisporinus vitreus y Xylaria longipes, que actúan de forma natural sobre estos dos tipos de madera usados principalmente para la fabricación de violines. Los resultados de este experimento, publicados en la revista New Phytologist, demostraron que el tratamiento provoca una pérdida considerable de densidad así como una reducción de las paredes celulares, permitiendo que el sonido tenga más espacio para reverberar.  Una mayor ligereza se traduce en tonos más intensos y en una mayor sonoridad.  Pero los hongos no afectan sólo al volumen sino que también duplican la función amortiguadora de la madera, eliminando los sonidos demasiado agudos e irritantes.  Por lo tanto, una baja densidad, una alta velocidad del sonido y un módulo de elasticidad alto son las cualidades esenciales de una madera con la que fabricar violines de gran calidad sonora.

Los violines fabricados con esta madera especialmente tratada logran un sonido tan parecido al de un Stradivarius original que han conseguido engañar a los eruditos.

Un detalle importante: cuando se trata la madera con estos hongos se debe controlar su estado y aplicar un tratamiento químico para matarlos e impedir que acaben arruinando la madera definitivamente.  La pregunta para la que no tenemos respuesta es si Antonio Stradivari conocía la función de estos hongos y bacterias que colonizaban su materia prima y por ese motivo introducía los instrumentos en un baño de agua hirviendo con conservantes minerales. ¿Era microbiólogo?

Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, en la sección SEM, categoría “Mejor entrada dedicada a la ciencia de la Microbiología y que no participa en las anteriores categorías” que hospeda @ManoloSanchezA en su blog Curiosidades de la Microbiología

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Este post participa en la V Edición del Carnaval de Humanidades acogido en Pero eso es otra historia

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Esta entrada participa en el XXV Carnaval de la Química alojado en el blog “ISQCH – Moléculas a reacción”.

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Referencias:

Hill, W. H., et al. (1902), Antonio Stradivari, his life and work, 1644-1737. New York: Dover Publications, xxiv, 314 p.

Fritz C, Curtin J, Poitevineau J, Morrel-Samuels P, & Tao FC (2012). Player preferences among new and old violins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109 (3), 760-3 PMID: 22215592

Burckle, L., & Grissino-Mayer, H. (2003). Stradivari, violins, tree rings, and the Maunder Minimum: a hypothesis Dendrochronologia, 21 (1), 41-45 DOI: 10.1078/1125-7865-00033

Nagyvary J, DiVerdi JA, Owen NL, & Tolley HD (2006). Wood used by Stradivari and Guarneri. Nature, 444 (7119) PMID: 17136084

Nagyvary J, Guillemette RN, & Spiegelman CH (2009). Mineral preservatives in the wood of Stradivari and Guarneri. PloS one, 4 (1) PMID: 19158950

Schwarze FW, Spycher M, & Fink S (2008). Superior wood for violins–wood decay fungi as a substitute for cold climate. The New phytologist, 179 (4), 1095-104 PMID: 18554266
 
 Stradivarius y la microbiología, perfecta armonía


6 thoughts on “Stradivarius y la microbiología, perfecta armonía

  1. Pingback: Resumen del XXV Carnaval | Moléculas a reacción

  2. Me ha gustado mucho el post. Yo conocía lo de la influencia de la pequeña edad del hielo en la madera y lo de los tintes, pero na sabía lo de los microorganismos. Al final has tocado todo: música, artesanía, historia, cambio climático, física, química, microbiología… En definitiva, un post completo, 100% Humanidades.


    • Me alegro de que te haya parecido interesante. A mí me absorbió la historia desde el principio y cuanto más ahondaba en el tema, de más cosas quería hablar… pero como se me iba a hacer muy largo y a aburrir a más de uno, he decidido volver sobre todo ello en otra ocasión. Un saludo


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