Premios Nobel 2022

Bueno, pues como todos los años, en Dciencia nos gusta explicaros un poco por encima quiénes son los galardonados con el Premio Nobel en las distintas categorías científicas y cuáles han sido los avances que les han hecho merecedores de estos prestigiosos premios. ¡Empezamos!

 

Premio Nobel de Química

 

Este año el premio ha sido para el danés Morten Meldal y a los estadounidenses Carolyn Bertozzi y Barry Sharpless. ¿Y por qué se lo han dado? Pues por el desarrollo de la química clic y la química bioortogonal. Vale. Os habéis quedado más o menos igual ¿no? Vamos a ver si logramos explicaros de manera sencilla y rápida que son estos dos conceptos.

Las bases de las química clic las pusieron Morten Meldal, de la Universidad de Copenhague y Barry Sharpless, del Instituto de Investigación Scripps. Básicamente consiste en formar nuevos compuestos de manera rápida y eficiente a partir de combinaciones de piezas moleculares más pequeñas. Sí, el ejemplo que todo el mundo pone (porque realmente es el mejor) es el de los bloques de LEGO. El creador del término química clic fue Barry Sharpless, en torno al año 2000. Meldal y él mismo desarrollaron de manera independiente un procedimiento que se llama cicloadición alquino-azida catalizada por cobre. Vale, otra serie de palabras complicadas. Nos quedamos simplemente con que es una reacción que actualmente se utiliza de manera muy común para producir fármacos y nuevos materiales. La química clic es un avance importante porque es una estrategia que lo que hace es unir dos “piezas” moleculares sin que se forme ningún subproducto. Por lo tanto, minimiza las residuos y evita etapas posteriores de purificación del producto, tan frecuentes en la química tradicional.

Reacción alquino-azida catalizada por cobre

Por cierto, Barry Sharpless es la quinta persona que recibe dos premios Nobel, tras Marie Curie (Física en 1903 y Química en 1911), Frederick Sanger (Química en 1958 y 1980), Linus Pauling (Química en 1954 y Paz en 1962) y John Bardeen (Física en 1956 y 1972). El anterior se lo concedieron en 2001 por otro método para construir moléculas: las reacciones de oxidación en el campo de la catálisis quiral.

La química bioortogonal es llevar la química clic un paso más allá. Carolyn Bertozzi de la Universidad de Stanford fue capaz de “trasladar” esta química clic el interior de las células vivas. Bertozzi investiga desde los 90 sobre los azúcares de la superficie de la superficie celular. Ella se planteó la posibilidad de llevar a cabo reacciones químicas orgánicas dentro de un sistema vivo. Y efectivamente logró realizar reacciones químicas en sistemas biológicas sin que les afectaran los procesos biológicos del “microentorno”.  Concretamente logró marcar los glicanos (así se llaman los azúcares de la superficie celular) con moléculas fluorescentes, permitiendo su estudio. Ella explica en este hilo de Twitter en qué consiste su aportación y lo que es la química bioortogonal. Actualmente estas reacciones se emplean para conocer mejor y seguir procesos biológicos y también en el desarrollo y mejora de terapias antitumorales.

Premio Nobel de Medicina

 

El galardonado de este año ha sido el biólogo sueco Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, por sus descubrimientos sobre el genoma de los homínidos extintos y la evolución humana. Él fue el primero en secuenciar el genoma de un Neandertal y además fue el descubridor del hombre de Denisova.

Seguro que alguna vez habéis escuchado alguna noticia en la que cuentan que han hallado y analizado ADN en restos fósiles de tal o cual homínido o animal prehistórico. Bien, pues hasta que Pääbo no desarrolló su técnica no se podía hacer. De hecho, la opinión predominante es que era imposible secuenciar genomas fósiles. Que de los huesos fosilizados poco material biológico útil se podía extraer. Pues no solo fue capaz de obtener información genética de los huesos fósiles, sino que dio lugar a todo una nueva disciplina científica, la paleogenómica.

El ADN, con el tiempo, se degrada en fragmentos más pequeños y sufre alteraciones químicas. Por lo tanto, después de miles de años, solo quedan trazas de ADN que, además, suelen estar masivamente contaminados por ADN de bacterias o de humanos actuales. El reto técnico de estudiar ADN tan antiguo era mayúsculo. En los años 90, Pääbo logró secuenciar una región del ADN mitocondrial de un fragmento de hueso de un Neandertal de 40.000 años de antigüedad. Fue la primera vez que se logró secuenciar ADN de un pariente humano ya extinguido.

Pero el ADN mitocondrial es una pequeña parte del ADN nuclear y la información que aporta es limitada. El siguiente reto del biólogo fue lograr secuenciar el genoma nuclear completo. A lo largo de los años Pääbo y su equipo fueron refinando, mejorando e inventando nuevas técnicas para aislar y analizar ADN de muestras de huesos antiguos. Finalmente, en 2010, pudieron publicar el genoma completo de Neandertal.

A partir de aquí, sus trabajos han servido, por ejemplo, para saber que hubo transferencia de genes desde los neandertales hasta el Homo sapiens hace unos 70.000 años cuando se produjo la emigración desde África hacia otros continentes. Este flujo de genes tiene relevancia incluso en la actualidad, porque afecta, por ejemplo, a cómo nuestro sistema inmune reacciona a las infecciones.

En 2008 se encontró un fragmento de un hueso del dedo de unos 40.000 años de antigüedad en una cueva de Siberia llamada Denisova. Este fragmentos contenía ADN excepcionalmente bien preservado que el equipo de Pääbo pudo secuenciar. La secuencia era única y suponía el descubrimiento de un nuevo hominino. Esto ayudó a determinar que en la época en la que el Homo sapiens salió de África existían al menos dos poblaciones de homininos diferentes en Eurasia. Los neandertales vivían en la parte occidental de Eurasia, mientras que los denisovanos lo hacían en las zonas orientales. Además, los análisis demostraron que Sapiens se cruzó con ambas especies, de tal manera que los humanos europeos actuales portamos un 1-2% de ADN neandertal y los humanos centroasiáticos actuales entre un 1 y un 6% de genoma denisovano.

Localización de los homininos y árbol filogenético. Tomado de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/press-release/

Premio Nobel de Física

 

El galardón de este año ha recaído en el francés Alain Aspect, de la Universidad Paris-Saclay,  el estadounidense John Clauser, que dirige su propio centro de investigación y el austriaco Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena, por su trabajo sobre la información cuántica y el entrelazamiento de fotones.

Los tres físicos han desarrollado sus investigaciones en el campo del entrelazamiento cuántico. “Entrelazamiento” se refiere al fenómeno por el cual dos o más partículas cuánticas pueden estar fuertemente conectadas, aunque estén lejos (incluso a kilómetros de distancia) y sin estar físicamente unidas. De hecho, dos partículas que están entrelazadas se comportan, de manera casi “mágica”, como si fueran una sola y comparten sus propiedades físicas. Este concepto, como tantas otras cosas de la física cuántica, a los no iniciados nos suena sumamente complejo y poco intuitivo. El entrelazamiento cuántico tuvo su base teórica en los años 60, desarrollada por John Stewart Bell. Sin embargo, no ha sido hasta el trabajo de los tres premiados que se ha logrado demostrar su existencia real y sus aplicaciones prácticas. Uno de sus experimentos más conocidos fue cuando en 1997 Zeilinger logró demostrar el teletransporte cuántico. Logró enviar el estado cuántico de unos fotones a otros de una orilla a otra del río Danubio. En 2012 lograron “batir” su récord de distancia al enviar el estado de fotones desde La Palma a Tenerife, unos 144 kilómetros.

El entrelazamiento cuántico ha permitido el desarrollo de la computación cuántica, con una potencia de cálculo notablemente superior a la de los ordenadores digamos normales. Los autores han realizado a lo largo de su carrera aportaciones fundamentales en la transmisión de cuantos de información entre fotones. Otra aplicación que abren los estudios sobre el entrecruzamiento de los fotones es el de la criptografía. Teóricamente este campo ayudará a desarrollar métodos de codificación de la información muchísimo más seguros.

 

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About the Author: Alberto Morán

Licenciado en farmacia por la Universidad Complutense de Madrid. Realicé mi tesis doctoral en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Farmacia. Posteriormente hice un Máster en Dirección de Empresas Biotecnológicas. Trabajé casi un año en una consultoría de biotecnología. Posteriormente fui investigador y docente en la Universidad Complutense de Madrid durante siete años. Mi carrera investigadora se desarrolló en el estudio de los mecanismos moleculares del cáncer (colon y pulmón esencialmente). En noviembre de 2012 abandoné definitivamente el laboratorio. En la actualidad soy titular de una oficina de farmacia.

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