Nacido en una familia de la burguesía comercial, en 1906 se trasladó a Alemania para estudiar Medicina en la Universidad de Kiel, y más tarde en Leipzig, en cuyo célebre Instituto de Fisiología se formó como fisiólogo bajo el magisterio de Theodor von Brücke. Leipzig había alcanzado gran fama desde la creación en 1865 por Carl Ludwig de un modélico instituto de investigación fisiológica que se convertiría en polo de atracción de científicos de todo el mundo. En Leipzig se doctoró (1912) y fue ayudante numerario, pero tuvo que declinar convertirse en privatdozent en 1915 y decidió abandonar Alemania debido a la Gran Guerra. Durante este periodo mantuvo colaboración con el grupo fisiológico catalán de Pi Sunyer y publicó en Treballs de la Societat Catalana de Biología. Su proyecto era viajar a Estados Unidos para investigar en el laboratorio de fisiología del Rockefeller Institute for Medical Research y en la Cornell University. Solicitó ayuda económica a la JAE, pero recibió de su presidente, Santiago Ramón y Cajal, la oferta de dirigir el nuevo Laboratorio de Fisiología General inaugurado en la Residencia de Estudiantes en 1916, ubicado junto a los laboratorios de Química General, Anatomía Microscópica y el de Serología y Bacteriología. Pocos años después se integró en la red formada por el conjunto de laboratorios científicos de la JAE.
Tras instalarse en Madrid para asumir la organización del Laboratorio de Fisiología General, Negrín realizó una segunda tesis doctoral sobre El tono vascular y el mecanismo de la acción vasotónica del esplácnico (1920). En 1922 accedió a la cátedra de Fisiología de la Universidad de Madrid.
Negrín dedicó su obra científica en Leipzig a la actividad de las glándulas suprarrenales y su relación con el sistema nervioso central. Sus estudios pretendían aclarar el control neurológico directo de los niveles de glucemia y determinar un mecanismo de regulación indirecta a través de los niveles de adrenalina en la sangre.
Las condiciones materiales del Laboratorio de Fisiología General no eran óptimas, pero fue consolidando una excelente biblioteca con obras de consulta especializadas españolas y extranjeras, que organizó el propio Negrín, con revistas y monografías científicas. Las dotaciones instrumentales eran adecuadas y el equipo aportaba diseños que posteriormente eran construidos en el Instituto Torres Quevedo. Algunos fueron presentados ante la comunidad científica internacional, como un estalagmómetro para registrar gráficamente el número de gotas de los líquidos que pasan a través de los vasos sanguíneos, que se presentó en el Congreso Internacional de Fisiología de París en 1920.
En el Laboratorio de Fisiología General se impartía docencia práctica de Fisiología para estudiantes de Medicina, demostraciones de fisiología, coordinadas inicialmente por Negrín y posteriormente por su discípulo J. D. Hernández Guerra. El laboratorio consolidó un grupo o escuela fisiológica de proyección internacional. Estuvo formado por José Miguel Sacristán y J. Corral, con la colaboración de jóvenes ayudantes como Ramón Pérez-Cirera, Francisco Grande Covián, Blas Cabrera Sánchez, Rafael Méndez, José García Valdecasas o Severo Ochoa.
Las investigaciones acerca del sistema nervioso fueron la línea de investigación más clara del grupo fisiológico de Negrín, con experimentos sobre las terminaciones nerviosas simpáticas, los reflejos vasomotores, la regulación del tono vascular, las corrientes de acción de las glándulas, los receptores y también el análisis de líquidos biológicos, vitaminas, dieta y estados carenciales, fisiología muscular y otros.
El principal y más directo colaborador de Negrín fue J. D. Hernández Guerra, cuyas investigaciones se centraron en la acción cardiaca de los extractos pancreáticos, la secreción urinaria y las vitaminas. En 1928 publicó en colaboración con Severo Ochoa Elementos de Bioquímica para la docencia universitaria. José Miguel Sacristán estableció un doble vínculo científico con Achúcarro y Negrín en su interés por la fisiología cerebral y fue pensionado a Múnich, donde trabajó con Alzheimer y Kraepelin. Ramón Pérez-Cirera se formó en el Collêge de France de París y en la Fundación Rockefeller de Nueva York, en Cambridge, Rostock, Berlín y Estonia, donde aprendió electrofisiología y fisiología muscular. Francisco Grande Covián recibió pensiones de la Junta para irse al Instituto de Fisiología de Friburgo, Copenhague, Lund, Londres, Heidelberg y Gotinga. Rafael Méndez fue becario en Koenigsberg y Edimburgo, y más adelante amplió estudios en Noruega, Suecia, Alemania y Suiza.
Severo Ochoa fue interno del laboratorio de Negrín, ayudante de prácticas y profesor auxiliar de Fisiología en la cátedra de Negrín. Recibió pensiones de la Junta para estudiar en Glasgow, Berlín, Heidelberg, en la Cornell University de Nueva York, en el University College de Londres y en la Estación de Biología Marina de Plymouth.
No fueron estos los únicos colaboradores y discípulos de Juan Negrín; la nómina es mucho más amplia: Blas Cabrera Sánchez, José Puche Álvarez, J. Corral, J. García Valdecasas y tantos otros que iniciaron en aquel laboratorio sus pasos en la investigación antes de convertirse en primeras figuras de la investigación fisiológica y bioquímica mundial. El principal mérito de Juan Negrín fue impulsar una escuela fisiológica cuyos miembros alcanzaron gran prestigio a pesar de la dispersión del exilio.
Ese fue también el destino de Negrín. Salió a París, donde organizó el Servicio de Evacuación de los Republicanos Españoles (SERE), y en 1940 se trasladó a Londres durante cinco años, en los que compaginó la política con la ciencia. En la British Society for the Advance of Science pronunció una conferencia sobre «Ciencia y Gobierno» y colaboró con J. B. S. Haldane en investigaciones sobre los efectos de la presión en el organismo. Aun en 1949 asistió al congreso de la British Physiological Society en Londres. Falleció en París a causa de un fallo cardiaco a los sesenta y cuatro años de edad y fue sepultado en la intimidad en el cementerio de Père Lachaise.
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