{"id":133955,"date":"2013-06-26T07:10:49","date_gmt":"2013-06-26T05:10:49","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/quimicaysociedad\/?p=133955"},"modified":"2013-06-26T00:59:32","modified_gmt":"2013-06-25T22:59:32","slug":"la-ciencia-basica-y-sus-aplicaciones-parte-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/quimicaysociedad\/2013\/06\/26\/133955","title":{"rendered":"La ciencia b\u00e1sica y sus aplicaciones. Parte 1."},"content":{"rendered":"

El Premio Nobel en una de las tres disciplinas cient\u00edficas es el m\u00e1ximo galard\u00f3n al que puede aspirar un cient\u00edfico. Todos los a\u00f1os, en la primera quincena de octubre se anuncia el nombre de los galardonados, los cuales reciben la distinci\u00f3n el 10 de diciembre, coincidiendo con el aniversario del fallecimiento de Alfred Nobel<\/a> (en la imagen).<\/p>\n

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Estas fechas son importantes por sus repercusiones cient\u00edfica, medi\u00e1tica y social. Una actividad que pasa m\u00e1s desapercibida es la reuni\u00f3n que a finales de junio y principios de julio celebran varias decenas de Premios Nobel. Son las llamadas Reuniones de Galardonados con el Nobel en Lindau, o LNLM, seg\u00fan las siglas del t\u00e9rmino en ingl\u00e9s: Lindau Nobel Laureates Meeting<\/em>. Este a\u00f1o el LNLM se celebrar\u00e1 entre el 30 de junio y el 5 de julio<\/a>.<\/p>\n

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El LNLM se celebra de manera ininterrumpida desde el a\u00f1o 1951, celebrando este a\u00f1o su 63\u00ba edici\u00f3n, que est\u00e1 especialmente dedicada a la Qu\u00edmica, con la participaci\u00f3n de un total de 35 Premios Nobel (24 de Qu\u00edmica, 6 de F\u00edsica, 4 de Medicina\/Fisiolog\u00eda y 1 de la Paz) y de 625 j\u00f3venes investigadores de 78 pa\u00edses, como se ha descrito en un post<\/em> anterior<\/a>.<\/p>\n

En este art\u00edculo quiero centrarme en la repercusi\u00f3n que la investigaci\u00f3n de los participantes este a\u00f1o tienen sobre el bienestar del ser humano. Es bien conocido que, frecuentemente, las investigaciones merecedoras del Premio Nobel se pueden calificar como \u201cciencia b\u00e1sica\u201d. A m\u00ed no me gusta la distinci\u00f3n entre \u201cciencia b\u00e1sica\u201d y \u201cciencia aplicada\u201d y me gusta citar la frase de Pasteur que se indica a continuaci\u00f3n.<\/strong><\/p>\n

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Aparte de contribuir considerablemente al avance de la ciencia, la investigaci\u00f3n de gran calidad, que los galardonados con el premio Nobel han realizado, ha influido en nuestra calidad de vida en aspectos variados como nuestra salud, los productos de consumo, fertilizantes, catalizadores para autom\u00f3viles, protecci\u00f3n medioambiental, materiales de inter\u00e9s tecnol\u00f3gico o computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

El trabajo de muchos de los Premios Nobel tienen impacto en la mejora de nuestra salud. Por ejemplo, la investigaci\u00f3n de Walter Gilbert<\/strong> (Premio Nobel en 1980) ha permitido disponer de m\u00e9todos para secuenciar \u00e1cidos nucleicos<\/strong>, que han sido valiosos para la secuenciaci\u00f3n de genomas de especies, incluidas el ser humano.<\/p>\n

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Varios de los galardonados han realizado investigaciones en \u00e1reas frontera entre la Qu\u00edmica y la Biolog\u00eda. Dos de los cient\u00edficos participantes en el LNLM-13, Hartmut Michel<\/strong> y Robert Huber<\/strong>, fueron galardonados en 1988 por sus investigaciones que permitieron profundizar en el conocimiento sobre la fotos\u00edntesis, el proceso que, usando la luz del Sol, convierte el agua y el di\u00f3xido de carbono en carbohidratos y ox\u00edgeno; ambos fundamentales para nuestra existencia: los carbohidratos son la fuente primario de nuestra alimentaci\u00f3n y el ox\u00edgeno nos permite respirar (y con ello, oxidar los alimentos para obtener energ\u00eda). La energ\u00eda qu\u00edmica en las c\u00e9lulas se almacena principalmente en forma qu\u00edmica, en la mol\u00e9cula de trifosfato de adenosina<\/a> (adenosine triphosphate<\/em>, ATP, ver imagen). La investigaci\u00f3n de John E. Walker<\/strong> (Premio Nobel en 1997) ha revelado detalles de los procesos enzim\u00e1ticos por los que se biosintetiza el ATP. La bios\u00edntesis son un conjunto de reacciones qu\u00edmicas dentro de las c\u00e9lulas por las que se obtienen las mol\u00e9culas. Estas reacciones qu\u00edmicas pueden ser aceleradas (es decir, se aumenta su velocidad de reacci\u00f3n) por la acci\u00f3n de otras sustancias qu\u00edmicas (que no se consumen en la reacci\u00f3n) que se denominan catalizadores. La inmensa mayor\u00eda de los catalizadores en bioqu\u00edmica son prote\u00ednas que se denominan enzimas. La investigaci\u00f3n de Edmond H. Fischer<\/strong> (Premio Nobel en Medicina\/Fisiolog\u00eda en 1992) tambi\u00e9n est\u00e1 relacionada con procesos enzim\u00e1ticos que \u00abquitan\u00bb y \u00abponen\u00bb grupos fosfato en las prote\u00ednas, denominados fosforilacion y desfosforilaci\u00f3n, respectivamente. Estos mecanismos son esenciales en los procesos fisiol\u00f3gicos, pues permiten enviar se\u00f1ales moleculares dentro de las c\u00e9lulas y entre las c\u00e9lulas de un organismo (se\u00f1alizaci\u00f3 y mensajer\u00eda celulares).<\/p>\n

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Las reacciones qu\u00edmicas dentro de las c\u00e9lulas se producen en agua, una mol\u00e9cula fundamental<\/strong>. Dos tercios de nuestro organismo est\u00e1 formado por agua; continuamente estamos absorbiendo y eliminando agua; algunos de nuestros \u00f3rganos, especialmente los ri\u00f1ones, son capaces de filtrar centenares de litros de agua diariamente. El agua es una mol\u00e9cula polar<\/a> y, por supuesto, hidr\u00f3fila (que le \u201cgusta\u201d interaccionar con otras mol\u00e9culas de agua). Por otro lado, la membrana celular (que separa el interior de la c\u00e9lula del medio circundante) est\u00e1 formada por mol\u00e9culas muy distintas al agua, son mol\u00e9culas hidr\u00f3fobas y apolares, es decir que repelen al agua. Entonces, \u00bfc\u00f3mo es posible que el agua pueda cruzar las membranas celulares? Desde hace tiempo se sospechaba que este transporte se produc\u00eda a trav\u00e9s de una serie de canales espec\u00edficos para el agua<\/strong>; pero hasta 1988 no se consigui\u00f3 el primero de estos canales, una prote\u00edna de membrana, aislada y caracterizada por Peter Agree<\/strong>, que recibi\u00f3 el Premio Nobel (2003) por estas investigaciones. Con esta investigaci\u00f3n se empez\u00f3 a comprender este importante fen\u00f3meno fisiol\u00f3gico, que tiene implicaciones en el estudio de bacterias, plantas, animales y que para el ser humano puede servir para entender algunos procesos patol\u00f3gicos. La investigaci\u00f3n de Erwin Neher<\/strong> (Premio Nobel de Medicina\/Fisiolog\u00eda en 1991) est\u00e1 relacionada; Neher fue un pionero en el estudio de los canales i\u00f3nicos<\/strong> (por los que se transportan iones) en las membranas celulares y su relevancia en el desarrollo de ciertas enfermedades como la diabetes, fibrosis c\u00edstica y des\u00f3rdenes neuronales y cardiacos.<\/p>\n

La maquinaria celular est\u00e1 continuamente biosintetizando y degradando prote\u00ednas<\/strong>. Estos \u00faltimos procesos son catalizadas por un tipo de enzimas denominadas proteasas<\/a>. El Premio Nobel de 2004 fue galardonado a investigaciones realizadas para elucidar los mecanismos por los que las prote\u00ednas son degradadas, especialmente la estructura y funci\u00f3n del proteasoma<\/a>, un conjunto de enzimas degradadoras de prote\u00ednas, especialmente el papel de la ubiquitina<\/a> (en la imagen; fuente: Wikipedia), una prote\u00edna peque\u00f1a se\u00f1alizadora que es capaz de dirigir las prote\u00ednas no deseadas (que est\u00e1n en exceso en la c\u00e9lula) al proteasoma. Dos de los galardonados (Avram Hershko<\/strong> y Aaron Ciechanover<\/strong>) por estas investigaciones estar\u00e1n presentes en el LNLM-13.<\/p>\n

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La investigaci\u00f3n de Martin Chalfie<\/strong> (Premio Nobel en 2008) tambi\u00e9n est\u00e1, en cierto modo, relacionada con la se\u00f1alizaci\u00f3n celular<\/strong>. Se conoce desde hace mucho tiempo que ciertos organismos son luminiscentes<\/strong> (emiten luz de manera natural). La investigaci\u00f3n de Chalfie permiti\u00f3 profundizar en el mecanismo de este proceso y su base gen\u00e9tica, identificando la conocida como prote\u00edna verde fluorescente<\/a><\/strong> (green fluorescente prote\u00edna<\/em>, GFP). Una consecuencia de esta investigaci\u00f3n es que el gen que codifica GFP se puede insertar en otros organismos, por lo que se pueden visualizar procesos fisiol\u00f3gicos usando la GFP como se\u00f1alizador, tanto en organismos unicelulares como pluricelulares, como algunos de los ratones de la imagen (Fuente: Wikipedia). Esta es una herramienta muy poderosa en investigaci\u00f3n biom\u00e9dica. La investigaci\u00f3n de Ada Yonath<\/strong> (Premio Nobel en 2009) ha permitido conocer algunos de los mecanismos fundamentales que operan en todos los seres vivos: la bios\u00edntesis de prote\u00ednas<\/strong> (ya mencionada anteriormente). Yonath ha estudiado la estructura, a resoluci\u00f3n at\u00f3mica, del ribosoma<\/a><\/strong>; que es un org\u00e1nulo celular en el que se \u201clee\u201d la informaci\u00f3n codificada en el \u00e1cido ribonucleico mensajero (mRNA<\/a>), que a su vez, se ha codificado en el gen correspondiente, un fragmento del \u00e1cido desoxirribonucleico (DNA<\/a>). Es bien conocido que la informaci\u00f3n gen\u00e9tica transcurre en la secuencia DNA \u279b mRNA \u279b prote\u00edna (lo que constituye el dogma de la biolog\u00eda molecular<\/em>, propuesto por Francis Crick en 1958), siendo las prote\u00ednas los productos finales del genoma. La investigaci\u00f3n de Yonath ha permitido conocer los detalles de este importante proceso biol\u00f3gico y constituyen la base del desarrollo de nuevos antibi\u00f3ticos<\/strong>.<\/p>\n

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Finalmente, la investigaci\u00f3n de Brian Kobilka<\/strong> (Premio Nobel en 2002) ha abordado la estructura y funci\u00f3n de los receptores acoplados a prote\u00edna G<\/strong><\/a> (G-protein-coupled receptor<\/em>, GPCR) que son unas prote\u00ednas presentes en las membranas celulares que se activan por la presencia de ciertas mol\u00e9culas<\/strong>. Existen numerosos GRCRs, espec\u00edficos de una mol\u00e9cula o de un grupo de mol\u00e9culas, que son los responsables de comenzar la cascada de se\u00f1alizaci\u00f3n celular<\/strong>. Estos procesos tienen una inmensa relevancia fisiol\u00f3gica y, cuando no funcionan adecuadamente, son responsables de algunos estados patol\u00f3gicos. Los GPCRs se han tratado en este post<\/a><\/em> y en varios programas del espacio \u201cLa ciencia cotidiana\u201d del programa de radio \u201cA Hombros de Gigantes\u201d (ver enlace m\u00e1s abajo).<\/p>\n

En un pr\u00f3ximo post<\/em> explicar\u00e9 la investigaci\u00f3n de los otros participantes en el LNLM-13 y como han impactado en nuestra sociedad.<\/p>\n

Sobre el LNLM y la relevancia que la investigaci\u00f3n de los Premios Nobel tiene en nuestra sociedad he hablado en tres programas de radio (uno ya emitido y otros dos grabados para emitir durante el LNLM-13). Los enlaces a lo programas se pueden descargar aqu\u00ed<\/a> (El Nanoscopio<\/strong>) y aqu\u00ed<\/a> (A Hombros de Gigantes<\/strong>, a partir del 1 y 8 de julio, respectivamente).<\/p>\n

Nota<\/span>: Este post\u00a0<\/em>se ha publicado originalmente en el blog del LNLM-13<\/a> y ha participado en el XXVI Carnaval de Qu\u00edmica<\/a>, que aloja el excelente blog El Cuaderno de Calpurnia Tate<\/a>.<\/p>\n

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Bernardo Herrad\u00f3n Garc\u00eda<\/address>\n
CSIC<\/address>\n
b.herradon@csic.es<\/a><\/address>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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