Los premios Nobel 2001

Por Martín Bonfil Olivera
(Publicado en Humanidades,
periódico de la Coordinación de Humanidades de la UNAM,
el 7 de noviembre de 2001)

Cada año, en el mes de octubre, se anuncian los ganadores de los premios Nobel, esa especie de óscares del mundo de la ciencia, la literatura y la economía. En esta ocasión los premios científicos (fisiología o medicina, física y química) recayeron en tres tríos de investigadores, principalmente estadounidenses, cuyos logros abarcan interesantes campos de frontera.

William Knowles, Ryoji Noyori y Barry Sharpless (japonés el segundo y estadounidenses los otros dos) fueron elegidos para recibir el premio Nobel de química, “por su trabajo en reacciones de hidrogenación y oxidación catalizadas quiralmente”. Por su parte, Eric Cornell, Wolfgang Ketterle y Carl Weiman (el segundo alemán naturalizado estadounidense, y los otros estadounidenses por nacimiento) recibirán el premio de física “por obtener condensación de Bose-Einstein en gases diluidos de átomos alcalinos, y por los primeros estudios fundamentales de las propiedades de los condensados”. Finalmente, Leland Hartwell, Timothy Hunt y Paul Nurse (estadounidense el primero e ingleses los otros) ganaron el premio de fisiología o medicina por ser descubridores de “reguladores clave del ciclo celular”.

Como siempre, hace falta algunas explicaciones para entender precisamente el significado de estos logros.

Vemos primero el premio de química: destacan dos palabras: “catálisis” y “quiralmente”. La primera no es tan desconocida: la catálisis es un fenómeno químico que consiste en que una reacción química es acelerada (o, en ocasiones, retardada) por la participación de una sustancia (el catalizador) que no es consumida en la reacción: el catalizador modifica la velocidad de la reacción. Las enzimas, proteínas que controlan las reacciones químicas que ocurren dentro de las células vivas, son quizá los catalizadores mejor conocidos.

Respecto a la segunda palabra, la quiralidad es una propiedad de las moléculas que pueden existir en dos formas, una “izquierda” y otra “derecha”. En la química de todos los días, especialmente la inorgánica, no es frecuente encontrar este tipo de sustancias, pero en la química orgánica, y especialmente en la bioquímica, son de lo más común. Los aminoácidos que forman nuestras proteínas, o los azúcares que pueden utilizar nuestras células, por ejemplo, sólo son útiles en una de sus dos formas posibles. Los fármacos normalmente también sólo tienen efecto en una de sus dos presentaciones, y la opuesta puede incluso resultar dañina. El problema es que para los químicos resulta extremadamente difícil fabricar sólo una de las dos formas: normalmente se obtiene una mezcla en partes iguales.

El trabajo premiado con el Nobel de química consiste en la obtención de catalizadores que permiten llevar a cabo reacciones en las que se produce sólo una de las dos formas de una molécula en particular. Esto se logra gracias a que dichos catalizadores son en sí mismos quirales (es decir, son “izquierdos” o “derechos”). Los catalizadores desarrollados por Knowles y Noyori permiten realizar reacciones de hidrogenación (también conocidas como de reducción), mientras que los que obtuvo Sharpless catalizan reacciones de oxidación. De este modo, será posible obtener con gran eficiencia y pureza compuestos que seguramente resultarán vitales para la industria farmacéutica: actualmente ya se ha obtenido mediante estos métodos la L-dopa, útil en el tratamiento del mal de Parkinson.

El premio Nobel de física, por su parte, es resultado de los trabajos de un físico hindú de apellido Bose, quien escribió a Einstein en 1924 para comunicarle algunos cálculos que había realizado sobre las propiedades de los fotones. Einstein extendió los cálculos de Bose para aplicarlos a átomos, y predijo que si ciertos tipos de átomos se enfriaran podrían sufrir una especie de cambio de estado en el que pasarían a ocupar todos un mismo nivel de energía. Comparando esta transición a lo que ocurre cuando un gas se condensa para formar un líquido, se le llamó “condensación de Bose-Einstein”. Cornell y Weiman lograron en 1995 confirmar este predicción y obtener un condensado Bose-Einstein al enfriar unos dos mil átomos de rubidio a dos milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto (un logro tecnológico verdaderamente notable). Ketterle, por parte, realizó experimentos similares, pero usando átomos de sodio, y además en mayor número, lo que permitió estudiarlos más detenidamente.

Los átomos que forman un condensado Bose-Einstein se comportan de manera particular, pues además de estar en un mismo nivel de energía, en cierto modo se superponen unos con otros. Los físicos afirman que su comportamiento es similar a los de los fotones en un rayo láser (en el que la vibración de los fotones está perfectamente sincronizada, a diferencia de lo que sucede con los desordenados fotones de la luz común). Gracias a esto, los condensados Bose-Einstein han sido ya utilizados para estudiar las propiedades de la luz, lográndose disminuir su velocidad e incluso detenerla. Se espera que estos desarrollos tengan aplicación en los campos de la nanotecnología (tecnología a escala microscópica).

Finalmente, el premio de fisiología o medicina se otorga a estudios que revelan el mecanismo que controla uno de los fenómenos más centrales de la vida: el ciclo celular. Las células son la unidad fundamental de los seres vivos, y por tanto nacen, crecen, se reproducen y... bueno, como las células se reproducen dividiéndose para formar dos células nuevas, estrictamente no mueren. Y precisamente el ciclo celular consiste en la secuencia en que una célula nueva crece, luego comienza a duplicar su material genético (ADN) en preparación para la división, luego continúa creciendo mientras confirma que todo esté en orden y finalmente, se divide. Cada nueva célula lleva consigo una de las copias del ADN completo.

Los trabajos de Hartwell en los sesenta permitieron estudiar el ciclo celular, identificando los genes que lo controlan, en particular el gen que da inicio al proceso. Hartwell también descubrió que las células revisan que la duplicación del ADN haya sido realizada sin errores antes de proceder a la siguiente fase del ciclo celular.

Hunt, por su parte, descubrió que las proteínas llamadas ciclinas, que se forman y se destruyen secuencialmente a lo largo del ciclo celular, son las encargadas de controlar sus distintas fases. Y Nurse descubrió posteriormente que ciertas enzimas, activadas por las ciclinas, modifican a otras proteínas para a su vez activarlas o desactivarlas.

De este modo, los trabajos de estos investigadores han permitido desentrañar gran parte del mecanismo general por el que los genes, fabricando proteínas que a su vez controlan la actividad de otras proteínas y genes, regulan el crecimiento ordenado de las células. Sus descubrimientos han tenido gran importancia para el estudio del cáncer, que consiste fundamentalmente en un crecimiento desordenado y dañino de células.

Como se ve, los tres premios abren nuevas áreas de desarrollo para sus respectivas ciencias. Muy apropiado para un premio que este año cumple un siglo de distinguir lo más destacado en el campo de la ciencia.