El joven Cuatrecasas comenzó a estudiar en la Universidad de Barcelona, donde se graduó con el título de Licenciado en Farmacia en 1923. Adelantó estudios de especialización en la Universidad de Madrid, donde optó el título de Doctor en Farmacia en 1928, con la tesis titulada Flora y vegetación del Macizo de Mágina, la cual fue publicada en 1929. Alternamente al Doctorado llevó a cabo estudios de fitogeografía en la Universidad de Génova en 1927 y nuevos estudios de posgrado en el Botanical Institute en Berlin-Dahlem desde 1930 hasta 1934. Durante su estancia en Berlín conoció a Martha Nowack, su profesora de alemán y contrajo matrimonio con ella en 1930. De aquella unión nacieron tres hijos: Teresa, Gil y Pedro.
Entre 1924 y 1931 Cuatrecasas fue profesor asistente de botánica en la Universidad de Madrid y entre 1933 y 1939 curator de flora tropical en el Jardín Botánico de Madrid, así como director del mismo durante dos años. (García, 1997).
Su relación con la ciencia colombiana data de 1932, cuando realizó su primera visita al país con motivo de la celebración de bicentenario del nacimiento de José Celestino Mutis. Durante este viaje recorrió parte del río Magdalena, parte del Valle del Cauca y ascendió al Nevado del Tolima en la Cordillera Central. (Díaz, 1989).
En 1938 viajó por segunda ocasión a Colombia con el fin de realizar excursiones de herborización en buena parte de la Cordillera Oriental, las llanuras del Meta y las sabanas del Orinoco. Luego, en 1939, fue nombrado investigador del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional, desde donde hizo contribuciones significativas para la organización del Herbario Nacional y además colabora en varios trabajos de herborización en la Orinoquía, la Amazonía, las selvas del Putumayo, los tres ramales de la cordillera y los valles interandinos. Señalaba uno de sus compañeros de travesías: “Se le acompañó varias veces a las selvas del pacífico, a las lomas y a los cerros de occidente y a los milenarios bosques de la Cumbre y Bitaco, un antiguo territorio de los indios Emberá, para bajar a rastras por los cordonales de Loboguerrero que debían llevar al puerto de Buenaventura en donde por esos tiempos del Hotel Estación él debía tomar el Barco con su precioso cargamento de plantas con destino a España”. (Llano del.)
Con ayuda de Francisco Miranda, José Cuatrecasas se trasladó a Colombia con toda su familia, procedentes de París, invitado igualmente por el entonces presidente de la República Eduardo Santos. Se residenciaron aquí entre 1939 y 1947.
Cuatrecasas permanece en Bogotá hasta 1942, fecha en la cual viaja a Cali para trabajar con la Comisión Botánica del Valle, que él mismo presidiría; y colabora además en la fundación de la Escuela de Agricultura de Cali, hoy Facultad de Agronomía y Veterinaria de Palmira. En 1947 partió de Colombia para ocupar un cargo en el Museo de Historia Natural de Chicago. Se desempeñó allí como curator de botánica colombiana y fellow guggenheim entre 1951 y 1952, fecha en la cual pasó a ocupar el cargo de investigador en representación de la Fundación Nacional de Ciencias. En 1955 ingresa al Instituto Smithsoniano en calidad de investigador asociado en representación de la Fundación Nacional de Ciencias y por último trabaja como investigador asociado del Departamento de Botánica en el Museo de Historia Natural del Smithsonian Institution of Washington.
A lo largo de su carrera profesional estrechó vínculos con numerosas corporaciones científicas, a las cuales hizo contribuciones que le valieron varias designaciones honoríficas. Fue nombrado socio honorario del Colegio Farmacéutico de Jaén, en reconocimiento por su trabajo Estudios sobre la flora y la vegetación del Macizo de Magina; miembro honorario de la Sociedad Geográfica de Colombia en 1936; miembro honorario de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales en 1937; miembro honorario de la Sociedad de Ciencias Naturales Caldas de Medellín en 1940; miembro de Ateneo Nacional de Altos Estudios en 1941; Guggenheim fellow entre 1951 y 1952; research associate del Smithsonian Institution of Washington en 1955; fellow de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en 1960; director científico de la Organización de Flora Neotrópica en 1964 y 1971 y presidente de la misma entre 1972 y 1975; miembro honorario del Instituto Ecuatoriano de Ciencias Naturales en 1968; miembro honorario de la Institución Catalana de Historia Natural en 1974; curator ad honorem del Museo Nacional de Costa Rica en 1978; profesor honorario de la Universidad Nacional de Colombia en 1983; y director honorario del Jardín Botánico de Madrid en 1985. Además, su trabajo académico fue reconocido por el gobierno español en 1985, cuando le fue otorgada la condecoración de la Gran Cruz de la Orden Civil de Alfonso X ‘El Sabio’. Mereció el Premio Henry Allan Gleason del Jardín Botánico de Nueva York en 1963, por la publicación de A taxonomic revisión of the hurniriaceae.
La flora colombiana fue para Cuatrecasas su mayor fuente de investigación. A ella condujo muchas expediciones botánicas, que a la postre le proporcionaron el 95% de sus 28.553 colecciones del Museo del Mundo. Aunque se consagró en forma ejemplar al estudio de la botánica en general, sintió gran atracción por las familias de plantas tropicales y especial pasión por la familia de las Asteraceae. Dirigió así mismo expediciones por Europa, Sur África, Brasil, Trinidad, Costa Rica y Venezuela. Pero el hecho es que los resultados de sus recorridos por el territorio colombiano le valieron en gran parte su reconocimiento académico. El gobierno colombiano le otorgó en 1956 la Orden de Boyacá en reconocimiento a su trabajo con la flora colombiana.
Las investigaciones del botánico quedaron publicadas en numerosos artículos. Se conocen por lo menos 251 de ellos, en los cuales se describen nuevas especies; otro tanto lo constituyen monografías y estudios de flora.
De su éxito en el campo profesional son testimonio los múltiples reconocimientos que se le hicieron. Es especialmente significativo que 8 géneros y 160 especies hayan sido nombradas en su honor y que su nombre sea citado en el Index Kewensis en 2275 nombres de plantas. Tras su muerte, en 1996, su biblioteca fue donada al Jardín Botánico de Barcelona y sus escritos y diarios de campo al Jardín Botánico de Madrid. Sus materiales de investigación y sus fotografías son propiedad del Instituto Smithsoniano.
Su esposa falleció en 1986 y le sobreviven sus tres hijos, siete nietos y tres bisnietos. Sus restos mortales fueron enviados de regreso a España.
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