A vida e a ciencia básica nos premios Nobel

2004/11/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia | Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia | Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Anatomia/Fisiologia
• Medikuntza
• Fisika
• Kimika
• Sariak

É evidente que a vida e os seres vivos xeran una gran curiosidade. E esta curiosidade reflíctese cada ano nos premios Nobel. A edición deste ano non será una excepción, dúas do tres premios da ciencia teñen que ver coa fisiología.

Por unha banda, a través do Premio Nobel de Medicamento ou Fisiología, quixeron homenaxear a aqueles que investigaron o funcionamento do olfacto. Neste traballo analizouse a comunicación entre nariz e cerebro, o que significa que os investigadores tiveron que analizar a coordinación entre sistemas moi diversos. O sistema nasal está baseado no funcionamento dos receptores, en definitiva, das proteínas. É dicir, é una investigación de moléculas. Pola contra, paira entender o sistema cerebral, tiveron que analizar a organización de todo o órgano paira saber como fixamos os cheiros na memoria.

Doutra banda, a través da Novela de Química, premiarase una investigación de amplo campo. No estudo explicouse como se produce a degradación controlada das proteínas. E a investigación é ampla porque todas as proteínas intracelulares degrádanse a través deste proceso.

Paira satisfacer as necesidades da célula necesítanse unhas proteínas, non calquera proteína, senón una proteína concreta en cada caso. Cando esta necesidade de célula está saturada, as proteínas sobran e hai que eliminalas, pero só as que sobran. Esta eliminación selectiva é un proceso moi importante dentro da célula, xa que se as proteínas non se eliminan correctamente, seguen traballando cando non son necesarias. Por iso, a Fundación Nobel quere premiar aos que investigaron todo isto.

Pero os premios Nobel deste ano non premiarán só á vida. No ámbito da física, lembraron a investigación básica da ciencia. Quizá non teña sentido preguntarse paira que serve esta investigación. Non todas as investigacións teñen aplicación directa. Paira que son? Simplemente paira sabelo. E non é pouco. Paira tranquilizar aos amantes das aplicacións, pódese dicir que dentro de cincuenta anos poden buscar algún uso. Pero se iso non ocorre, merece a pena premiar. Saber sempre é beneficioso.

De feito, os gañadores do premio Nobel de Física deste ano analizaron a forza nuclear violenta desde un punto de vista teórico. Esta forza ten maior influencia no quarke, é dicir, nas partículas elementais da materia. Paira que serve investigar? Pois simplemente paira recibir o premio Nobel.

Premio Nobel de Química: degradación de proteínas

Por estudar o ciclo da ubiquitina en degradación controlada de proteínas

A célula continúa sintetizando e eliminando proteínas e estes dous procesos prodúcense a gran velocidade. Son procesos moi controlados: a célula sintetiza só as proteínas necesarias e elimina só aquelas que non as necesitan. A síntese de proteínas suscitou gran interese nos bioquímicos desde o principio, pero a eliminación de proteínas non foi estudada por moitos. O premio Nobel de Química deste ano será concedido a quen descubriron como se produce a eliminación.

A eliminación de proteínas prodúcese a través dun ciclo molecular. Esta molécula é tamén una proteína de pequeno tamaño que pode ser mariña paira calquera outra proteína: a ubiquitina. E é o truco que utiliza a célula paira marcar as proteínas a eliminar: calquera proteína que teña a ubiquitina adherida reducirá a célula.

Paira iso introduce a proteosoma nunha estrutura denominada proteosoma. O proteosoma é una estrutura composta por moitas outras proteínas, dentro da cal se dan dous procesos: por unha banda, a célula reduce a proteína marcada e por outro, recupera a ubiquitina adherida. A célula recupera a ubiquitina paira a súa reutilización como marcador. Desta forma péchase o ciclo.

O funcionamento deste ciclo é fundamental paira a célula. Hai que ter en conta que mediante a degradación da proteína obtéñense aminoácidos que poden ser utilizados noutros procesos. Por tanto, a célula tamén recicla aminoácidos.

En definitiva, o funcionamento da célula é una cadea de ciclos. Por exemplo, se falla a produción e eliminación de proteínas, o equilibrio pode romper e poden aparecer enfermidades graves. Nalgúns casos tamén se produciu cancro por problemas no ciclo da ubiquitina.

Premio Nobel de Física: o mundo dos quarks máis cerca

Por propor a teoría da liberdade asintótica da forza nuclear violenta

Non é calquera destreza o traballo realizado polo tres investigadores. O xurado sinalou que foi fundamental paira entender una das forzas máis importantes da natureza: a forza nuclear forte. Esta forza mantén a converxencia dos quarks en partículas subatómicas e non estaba claro por que non se afastan.

Os quarks son partículas elementais da materia, constituídos por calquera obxecto da natureza, así como protones dentro do núcleo. A pesar da súa abundancia, resultaba difícil comprender a interacción entre quarks. Nos anos 70 David Gross, David Politzer e Frank Wilcz deron una explicación teórica a este problema: os quarks quedan encerrados en espazos diminutos porque a forza que lles une non lles permite afastarse.

Segundo os cálculos matemáticos do tres investigadores, a medida que aumenta a distancia entre quarks, a interacción entre eles tamén se fai evidente. Nun principio parecía una contradición, xa que era de esperar que a interacción en pequenas distancias fose máis fácil, pero os investigadores galardoados sinalaron que o contrario: canto máis se achegue, máis libres son os quarks. Por tanto, en casos moi próximos a interacción é practicamente inapreciable, compórtanse coma se fosen libres.

Por iso, o fenómeno denominouse "liberdade asintótica" e supuxo un paso moi importante paira o proxecto máis antigo da física: unificar todo tipo de forzas da natureza nun único sistema de ecuacións. Cinco son as forzas básicas da natureza: eléctrica, magnética, gravitacional e débil e violenta forza nuclear. Cada un deles inflúe nun determinado nivel de materia. Se se lograse unificar todas as forzas e expresalas cun único sistema de ecuacións, poderiamos entender a natureza cunha linguaxe máis simple.

O máis evidente paira nós é a gravidade. Os planetas e as propias galaxias móvense por esa forza e, como non, polos obxectos macroscópicos da nosa contorna. Pero o resto de forzas distínguense nos niveis máis básicos da materia. Por exemplo, a forza eléctrica intervén na interacción entre os electróns e os protones dentro do átomo, polo que canaliza as reaccións entre os átomos e as moléculas.

As investigacións premiadas este ano coa Novela analizaron as forzas que se manifestan en niveis aínda máis reducidos, e foron necesarias neste proxecto de unificación de todo tipo de forzas naturais.

Novela médica por iluminar o camiño no labirinto do olfacto

Por traballos de investigación sobre receptores olfativos e organización do sistema olfativo

A pesar de realizar moitos estudos previos sobre o olfacto, aínda non sabían como distinguimos e lembramos 10.000 cheiros. Axel e Buck traballaron niso e han visto que una familia de xenes de ao redor de mil xenes codifica outros tantos tipos de receptores olfativos. Ademais, descubriron que as células que conteñen estes receptores atópanse na parte superior do epitelio nasal e que son as que detectan as moléculas olorosas inhaladas.

Cada célula olfativa ten un único tipo de receptor de cheiro e cada receptor só pode detectar certas sustancias olorosas. Por tanto, as células olfativas son específicas paira uns poucos cheiros. Una vez detectado o cheiro, os sinais nerviosos son enviados a microzonas concretas, glomerulares. Estes glomerulos atópanse no bulbo olfativo do cerebro, que é o núcleo principal asociado ao olfacto.

Dos glomérulos, a información extráese a outros lugares do cerebro, onde se recolle a información de diferentes receptores olfativos e xérase un modelo. Isto permítenos lembrar o cheiro dunha flor aromada na primavera en calquera outra época.

Modelo de cada cheiro

Coñecer cal é o mecanismo do sistema olfativo é o custo de moitos anos de traballo. Richard Axel e Linda Buck publicaron conxuntamente na súa investigación básica a familia de xenes que codifica os receptores olfativos. Ano 1991. Desde entón, cada un traballou pola súa conta en investigacións paralelas e resolveron varios misterios do olfacto, tanto a nivel molecular como na organización celular.

O sistema olfativo é o primeiro sentido iluminado mediante técnicas moleculares. Estas técnicas demostraron que cada receptor olfativo activado por unha molécula olorosa activa activa una proteína G no cerebro. A proteína G xera una molécula mensaxeira cAMP que abre as canles de iones das células cerebrais. Por tanto, a célula actívase.

Os receptores olfativos son proteínas, todas similares, pero con detalles que os diferencian. Isto explica por que se activan unhas con moléculas olorosas e outras con outras. Cada receptor está formado por unha cadea de aminoácidos que se compón de sete ‘puntadas’ á membrana celular. Deste xeito, forma un peto no que entra a molécula olorosa. Cando isto ocorre, o aspecto do receptor cambia, polo que se activa a proteína G.