Premios Nobel de Química, Física, Fisiología y Medicina

1995/12/01 Agirregabiria, Juan M. | Aizpurua Sarasola, Joxerra | Txurruka, Jesus Mari - Genetika, Antropologia Fisikoa eta Animalien Fisiologia SailaEHU | Zubiaga, Ana Iturria: Elhuyar aldizkaria

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

Química

• Mario Molina
• Sherwood Rowland
• En Paul Crutz

La primera noticia oficial del agujero de ozono la tuvimos en 1985 de la mano de un artículo publicado por un grupo de investigadores en la revista Nature. Desde entonces es algo que hemos oído muchas veces. El debate que suscitó esta noticia hizo famosos a las sustancias CFC y hoy en día existe un consenso internacional casi absoluto sobre la responsabilidad de los CFCs. De hecho, con el adelgazamiento de la capa de ozono, los rayos ultravioleta de baja frecuencia perjudiciales para los seres vivos llegarán a la troposfera en mayores cantidades que en la actualidad, aumentando el riesgo de cáncer de piel y de cambios genéticos.

Sin embargo, los precursores del agujero de ozono se encuentran en la década de los setenta. Ya en esta época varios investigadores demostraron que el cloro de las sustancias CFC eliminaba el ozono estratosférico. Los premios de este año se pueden considerar, por tanto, como continuación del camino emprendido en esta época. De hecho, los Premios Nobel de Química de 1995 han premiado a investigadores e investigaciones pioneras en esta materia.

Es evidente, por otra parte, que los Premios Nobel comenzaron a recibir críticas cada vez más rigurosas, ya que las ciencias relacionadas con el medio ambiente nunca se consideraban como tal; sin embargo, con los premios de este año se ha dado un paso importante en la consideración de la química como un aspecto que la química tradicional no consideraba su ámbito.

Los investigadores premiados trabajan en EEUU y Alemania. Por un lado, Mario Molina, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y Sherwood Rowland, de la Universidad de California, en Irvine, y por otro, Paul Crutz, del Instituto Max Plank de Mainz, han sido los ganadores de este año.

Crutzen demostró en 1970 que los óxidos de nitrógeno aparecían como catalizadores en la desaparición del ozono y en 1974 Molina y Rowland sospecharon que el hidrocabeza de clorofluoro, es decir, los CFCs tenían relación directa con la desaparición del ozono. La mayoría de los trabajos realizados desde entonces se basan, por tanto, en la investigación de estos pioneros.

Física

• Martín L. Perl
• Frederick Reines

Martín L., que trabaja en California. Perl y Frederick Reines han sido los físicos que han recibido este año el Premio Nobel de Física por sus “adelantadas aportaciones experimentales a la física de los leptois”. La Real Academia Sueca de Ciencias ha premiado a Perl y a Reines por “la detección del neutrino” por el “descubrimiento del tau leptoia”.

La física de los leptois (y la física de las partículas elementales) nació en los últimos años del siglo pasado, J.J. Cuando Thomson encontró el electrón. XX. Para comienzos del siglo XX, los rayos catódicos y los rayos b son electrones, pero el mecanismo que los produce, conocido como desintegración b, no se entendía.

En 1930 el científico Wolfang Pauli postuló que en el proceso b, además del electrón, se emite otra partícula y lo bautizó como neutrino. La propuesta era muy valiente, ya que el propio Pauli pensaba que la interacción del neutrino con el entorno era demasiado débil y que nunca se iba a detectar. La certeza de Pauli se basaba en principios teóricos sólidos. Y es que para preservar los principios de permanencia tan prolíficos en física era imprescindible la participación de alguna otra partícula en este proceso. El futuro nos ha demostrado que Pauli es una de las predicciones más contundentes de la teoría. Enrico Fermi se valió de la hipótesis de los neutrinos al lanzar la teoría de la débil interacción; los físicos la aceptaron por unanimidad, pero como es habitual, la demostración experimental era absolutamente necesaria.

La aportación experimental pionera a la física de los leptois ha sido premiada con el Premio Nobel de Física de este año.

En 1953, Reines y Cowan propusieron un experimento para detectar neutrinos en los reactores nucleares, incluyendo el propio Fermi. En las sesiones celebradas en Savannah River en los próximos siete años se demostró la existencia de n antineutrino. En la notación actual, la reacción que analizaron sería:

n + p B n + e+

Clyde L. Al morir Cowan en 1974 no podía recibir el Premio Nobel. En el “modelo estándar” que utilizamos hoy en día para comprender la física de las partículas elementales, los componentes esenciales de las partículas se dividen en tres familias, cada una de las cuales tiene dos leptoi y dos quark. La primera familia agrupa el electrón, el neutrino electrónico y los quarks “arriba” y “abajo”, y era conocida a principios de los 70. Cuatro años después los componentes de la segunda familia también estaban plenamente aceptados entre los científicos. Sin embargo, cuando nadie lo esperaba, en los experimentos que Perl dirigió en el acelerador lineal de Stanford entre 1974 y 1975 descubrió el primer componente de la tercera familia: el tau leptoia. Estas t partículas y sus respectivas antipartas t aparecieron al encontrarse electrones y positrones de alta energía.

e_ + e+ B + t

en reacción. La partícula t es el segundo hermano pesado e inestable del electrón (el primero es el muón). Tras este descubrimiento se han encontrado otros componentes de la tercera familia. El último elemento ha sido “gain” quarka y su existencia se ratificó el año pasado.

Según los experimentos del CERN realizados en los últimos años, no hay otra familia. Si apareciera un cuarto, el modelo estándar debería tener alguna novedad.

Fisiología y Medicina

• C. Nüsslein-Volhard
• R. Wieschaus
• R. Lewis

El hecho de que las bases teóricas y las metodologías de investigación de las áreas anteriormente denominadas bioquímicas, genética, biología celular y de desarrollo se hayan acercado mucho en los últimos años, ha hecho que sus límites se hayan difuminado, lo que ha dado lugar a que estas disciplinas hayan conocido una clara consolidación. Por otro lado, si añadimos a estos componentes la teoría evolutiva que impregna conceptualmente todas las disciplinas de la biología, todas las piezas del mosaico quedarán unidas.

En la entrega de los Premios Nobel de Medicina y Fisiología de este año, la Academia Sueca ha querido premiar a tres investigadores que pueden ser considerados como el símbolo de esta consolidación. Los galardonados han sido Christiane Nüsslein-Volhard, mujer alemana del Instituto Max Planck de Tübingen y dos hombres estadounidenses, Edward Lewis y Eric F. Wieschaus, el primero en el Instituto Tecnológico de la Universidad de California en Pasadena y el segundo en la Universidad de Princenton en Nueva Jersey, en el otro extremo de los EE.UU.

T.H. en Estados Unidos a principios de este siglo Tras trabajar sobre las mutaciones genéticas que se producen en la mosca Morgan Drosophila melanogaster, las ventajas que ofrece este insecto para llevar a cabo este tipo de investigaciones aparecieron claramente. En ese ambiente comenzó a trabajar Edward Lewis en 1946, cuando las mutaciones que se producían en los genes homeóticos, que controlaban el desarrollo embrionario de los órganos homólogos, comenzaron a investigar cómo transformaban las diferentes fases del desarrollo embrionario para llegar a los efectos morfológicos observables en las moscas.

Por ejemplo, en la cabeza de la mosca que llevaba algún mutado de este tipo de genes homeóticos (se utiliza la abreviatura Hox para denominarlos), la antena podía sustituirse por una pierna más o menos desarrollada; o en el tórax el segundo par sur en lugar de halterios. Los genes Hox no constituyen una serie de instrucciones como “volar” o “patear”, sino que su trabajo consiste en cambiar el “programa de desarrollo embrionario” de cada lugar, controlando la morfología de los diferentes lugares del cuerpo desde diferentes genes Hox.

Por tanto, los defectos morfológicos observados en Drosophila aparecen en el lugar inapropiado del embrión debido al inapropiado gen Hox. Así, en una laca del tórax de la mosca, que en realidad sería sur, es decir, filogenéticamente viene marcada, ontogenéticamente, por el gen homeótico Ultrabithorax; o en el ejemplo inverso de la ontogenia y la filogenia, en lugar de formar la antena en la cabeza, se convierte en halterio; o, más sorprendentemente, en Almhtopeda. Hasta que Lewis inició esta línea de investigación, nadie había realizado una investigación genética sobre el desarrollo embrionario de los invertebrados.

La revisión publicada por Edward Lewis en la revista Nature en 1978 tuvo una gran repercusión e influencia en la que, además de resumir los exitosos resultados obtenidos durante 30 años sobre los genes Hox, expuso una hipótesis sobre la aparición evolutiva y el funcionamiento de los genes Hox.

Esta publicación de Lewis revitalizó la labor de otros investigadores, entre los que se encuentran los otros dos premios Nobel de este año, Nüsslein-Volhard y Wieschaus que ya estaban trabajando en la genética de Drosophila. Precisamente en ese año 1978, los agentes mutagénicos utilizados con las bacterias Nüsslein-Volhard y Wieschaus fueron aplicados a las moscas maduras y, posteriormente, iniciaron la investigación de las larvas mutantes que aparecían en la siguiente generación de las mismas, aunque de esos experimentos pocos se podían esperar resultados concluyentes.

Tras estudiar a unos cientos de miles de moscas, en dos años tenían identificados 139 genes implicados en el desarrollo embrionario de Drosophila. Obviamente, el simple hecho de intentar desentrañar las relaciones y jerarquías de todos los genes entre sí requería de un trabajo tan valiente como para excitar al genético más atrevido, pero desoyendo los consejos del resto de genéticos expertos, se lanzaron con un coraje admirable.

Como se ha podido comprobar posteriormente, en el máximo nivel de dicha jerarquía genética se encuentran los genes Hox. Las grandes consecuencias morfológicas de los genes Hox sugieren que, directa o indirectamente, los genes Hox regulan muchos otros genes a través de factores de transcripción. A modo de ejemplo, atendiendo a la estimación reciente, se puede afirmar que el producto del gen homeólico Ultrabithorax, factor de transcripción asociado al ADN, extrae 85-170 genes del genoma de Drosophila. Este simple dato nos muestra la penosa tarea que suponía el desapilamiento de la mataza de todos esos genes interdependientes a través de los circuitos de retroalimentación, y lo que va a pedir en adelante, ya que el problema no está totalmente resuelto.

La importancia de los genes Hox no se limita a su influencia en el desarrollo embrionario de Drosophila, ya que a lo largo de toda la escala filogenética de los animales, desde la esponja hasta el hombre, se encuentran los genes homólogos Hox, a pesar de las duplicidades y desapariciones de los genes Hox durante 600 millones de años de evolución. Así, el antecesor común teórico de todos los animales hubiera tenido una colección de seis genes Hox, mientras que Drosophila tiene ocho genes Hox. Para la invitación, el ratón, un mamífero como nosotros, contiene cuatro colecciones de nueve o once genes Hox, conocidas colectivamente como HOM-C (homeotic complex).

Por ello, las duplicidades y posteriores diversificaciones en las colecciones de genes Hox han posibilitado la aparición de nuevos genes o nuevas interacciones generadas en la regulación genética, lo que ha dado lugar a una extrema singularidad observable en los planes morfológicos de los animales. Pero gracias al hilo evolutivo de los genes Hox, todos unidos estrechamente entre sí y sus parientes.

Con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología de este año se ha querido premiar, por tanto, los revolucionarios planteamientos teóricos de estos tres investigadores, las investigaciones ingeniosas, la enorme capacidad de trabajo, la obstinada valentía que no admite la desesperación, la enorme capacidad de abstracción y síntesis, y probablemente algo más. En nuestra humilde convicción, y por escrito, no tenemos ninguna duda sobre el merecido premio.