Medicina, Física y Química 2016

Por René Anaya

Los Nobel de Medicina, Física y Química de este año se concedieron a científicos que investigan procesos, fases y estructuras particulares de células, materiales y moléculas, respectivamente, que benefician nuestra vida y entorno.

 

La autofagia, un proceso salvador

El doctor japonés Yoshinori Ohsumi obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por “sus descubrimientos de los mecanismos de la autofagia”, como señaló el Instituto Karolinska, de Suecia.

A mediados del siglo pasado, el belga Christian de Duve descubrió los lisosomas, organelos o estructuras celulares que digieren proteínas, azúcares y grasas presentes en la célula. Ohsumi identificó en 1988 los genes esenciales de la autofagia (comerse a uno mismo; del griego auto: por uno mismo y fagia: comer), posteriormente descubrió su mecanismo celular en el que intervienen otras estructuras, los autofagosomas, que capturan y transportan proteínas dañadas o viejas y restos de virus y bacterias a los lisosomas.

Este proceso es clave para las células, ya que elimina agentes infecciosos y proteínas tóxicas; además, puede reciclar esas porciones para obtener energía y proteínas jóvenes. Las alteraciones de esta función se relacionan con el Parkinson, el Alzheimer, la diabetes tipo 2, la obesidad, la artrosis y el cáncer, entre otras.

“Estos descubrimientos condujeron a un nuevo paradigma en nuestra comprensión sobre cómo la célula recicla su contenido”, destacó el Instituto Karolinska, que consideró abrió el camino a la comprensión de muchos procesos fisiológicos como la adaptación a la inanición o la respuestas a la infección.

 

La fase de la materia exótica

La Real Academia de Ciencias de Suecia informó que “por sus descubrimientos teóricos sobre transiciones de fase topológica y fases topológicas de la materia”, los científicos británicos David Thouless, profesor emérito de la Universidad de Washington, Duncan Haldane, profesor de física de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey y Michael Kosterlitz, profesor de física de la Universidad Brown en Rhode Island obtuvieron el Premio Nobel de Física.

La topología es el estudio matemático de propiedades que no se alteran cuando se distorsionan los objetos. Los tres investigadores estudiaron las propiedades topológicas de materiales que se someten a temperaturas muy bajas (se sabe que al reducir la temperatura se pasa de la fase gaseosa a la líquida y a la sólida). Si se continúa bajando la temperatura hasta casi el cero absoluto (-273.15° C), los átomos se encuentran más quietos y se vuelven bidimensionales.

Kosterlitz y Thouless, en la década de 1970, demostraron que en esta fase exótica de la materia se conduce electricidad, sin resistencia ni pérdida de energía, lo cual se conoce como superconductividad. Por su parte, Haldane en la siguiente década, 1980, determinó que con estos conceptos topológicos se pueden entender las propiedades de pequeños magnetos (imanes) que se encuentran en algunos materiales, los cuales forman hilos tan delgados que pueden considerarse unidimensionales.

La Real Academia de Ciencias de Suecia consideró que existen esperanzas de que “los materiales topológicos puedan ser usados por las nuevas generaciones de electrónica y superconductores o en futuras computadoras cuánticas”.

 

La estructura de máquinas moleculares

El francés Jean Pierre Sauvage de la Universidad de Estrasburgo, Francia; el británico Fraser Stoddart de la Universidad de Northwestern, Estados Unidos; y el holandés Bernard Feringa de la Universidad Groningen, Holanda fueron designados ganadores del Premio Nobel de Química “por el diseño y síntesis de máquinas moleculares”.

El trabajo pionero fue de Sauvage, quien en 1983 enlazó dos moléculas que formaron una cadena a la que se le llama catenano. A diferencia de los enlaces covalentes en que los átomos comparten electrones, en el catenano la unión es mecánica, es decir se entrelazan como dos eslabones. Esta estructura es la base más sencilla de la construcción de máquinas moleculares, ya que está compuesta por partes que se pueden mover entre sí, considera la Real Academia de Ciencias de Suecia.

En 1991, Stoddart diseñó un rotaxano, que consiste en una molécula con forma de pesas o mancuernas, con un aro molecular dentro que es capaz de moverse de un lado a otro. A partir de esta estructura, diseñó un elevador molecular, un músculo molecular y un chip informático también molecular.

Finalmente, Feringa en 1999 construyó el primer motor molecular: una pala de rotor que gira en la misma dirección. Asimismo, ha utilizado motores moleculares para hacer girar cilindros de vidrio diez mil veces más grandes que el motor, y también ha diseñado un nanocoche.

Estos trabajos demuestran “cómo la miniaturización de la tecnología puede conducir a una revolución”, refirió la Real Academia de Ciencias, y ejemplificó: “Las máquinas moleculares se utilizarán muy probablemente para el desarrollo de nuevos materiales, sensores y dispositivos de almacenamiento de energía”.

reneanaya2000@gmail.com

f/René Anaya Periodista Científico