Benjamin List y David W.C. MacMillan ganan Nobel de Química 2021 por crear nueva herramienta para construir moléculas
Benjamin List y David W.C. MacMillan. Foto: @NobelPrize/ Twitter
La Real Academia de Ciencias sueca otorgó este miércoles el Premio Nobel de Química 2021 a Benjamin List, científico alemán del Instituto Max Planck de Investigación del Carbón, y David W.C. MacMillan, investigador británico de la Universidad de Princeton (EE.UU.), por el desarrollo de la organocatálisis asimétrica.
Los catalizadores son herramientas fundamentales para los químicos, pero los investigadores creyeron durante mucho tiempo que, en principio, solo había dos tipos de catalizadores disponibles: los metales y las enzimas. Sin embargo, Benjamin List y David MacMillan desarrollaron en el 2000, de forma independiente, un tercer tipo de catálisis, denominado “organocatálisis asimétrica”, que se basa en pequeñas moléculas orgánicas.
Los catalizadores orgánicos tienen una estructura estable de átomos de carbono a la que se pueden unir grupos químicos más activos. Suelen contener elementos comunes como oxígeno, nitrógeno, azufre o fósforo. Esto significa que estos catalizadores son respetuosos con el medio ambiente y baratos de producir.
Ambos investigadores han demostrado que los catalizadores orgánicos pueden utilizarse para impulsar multitud de reacciones químicas, y gracias a ellas, se puede crear de forma más eficiente desde nuevos productos farmacéuticos hasta moléculas capaces de capturar la luz en las células solares.
“Este concepto de catálisis es tan sencillo como ingenioso, y lo cierto es que mucha gente se ha preguntado por qué no se nos ocurrió antes”, afirmó Johan Aqvist, que preside el Comité Nobel de Química.
El mundo que nos rodea y todos los seres vivos que lo habitamos están compuestos por una miríada de moléculas químicas. Algunas son sencillas, como el oxígeno que respiramos, mientras que otras son extremadamente complejas, como los fármacos que usamos para tratar enfermedades.
Para fabricar esos fármacos, pero también plásticos, perfumes, baterías, se tienen que unir átomos de elementos en una disposición determinada. Como las reacciones químicas suelen ser lentas, se suelen usar catalizadores, sustancias capaces de aumentar la velocidad de la reacción pero que no forman parte del producto final.
Y ahí es donde entra el descubrimiento realizado por List y MacMillan. Hasta el año 2000 solo se conocían dos tipos de catalizadores, los metales y las enzimas. Precisamente ese año los dos investigadores galardonados con el Nobel publicaron de forma independiente dos artículos científicos en que describían un nuevo tipo de catálisis basada en pequeñas moléculas orgánicas, la organocatálisis.
“En lugar de usar metales, un tipo de proceso más caro, menos sostenible y que puede dar problemas de toxicidad, o enzimas, ellos proponen usar pequeñas moléculas muy simples”, explica Paolo Melchiorre, investigador Icrea en el Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), del que MacMillan es miembro del Comité Científico Asesor. Aquella idea, señala este investigador italiano, sorprendió a la comunidad científica por su sencillez, originalidad y creatividad. “Nos hizo plantearnos cómo era posible que no se le hubiera ocurrido a nadie hasta entonces”.
El concepto tiene que ver con las características geométricas de las moléculas. De la misma forma que nuestras manos son idénticas, pero no podemos superponerlas una sobre otra, con las moléculas ocurre algo similar. Cuando se forman, pueden adquirir dos disposiciones, como si se miraran en un espejo: cada una es el reflejo de la otra. Para fabricar perfumes, fármacos o lo que se desee, se necesita solo una de esas moléculas-espejo. List y MacMillan hallaron que se podían emplear pequeñas moléculas orgánicas para lograr esa organocatálisis asimétrica. Y demostraron que se podía usar para hacer selectivamente una de esas moléculas espejo con una infinidad de reacciones químicas.
“La organocatálisis supuso una revolución en el ámbito de la investigación. Muchos investigadores se pasaron a estudiar esta nueva forma de reacción. Pero también tuvo un impacto importante en la industria, puesto que abrió la puerta a poder desarrollar de forma relativamente barata nuevos compuestos para fármacos”, valora Melchiorre, que investiga precisamente en este ámbito para el desarrollo de nuevos medicamentos.
Tras este anuncio ya son tres los fallos del jurado de la edición de 2021. El lunes se concedió el de Medicina a los investigadores que han descubierto los receptores que nos permiten percibir la temperatura y el tacto, el estadounidense David Julius y el libanés Ardem Patapoutian.
Ayer recibieron el de Física tres científicos por sus contribuciones para entender el clima de la Tierra y fenómenos como el cambio climático, el japonés Syukuro Manabe, el alemán Klaus Hasselmann y el italiano Giorgio Parisi.
El Premio Nobel de Química
Entre los años 1901 y 2021 se han concedido 113 Premios Nobel de Química. Hasta la fecha, el galardonado más joven en ese ámbito fue el francés Frédéric Joliot, que tenía 35 años cuando se le concedió el premio en 1935 “en reconocimiento a su síntesis de nuevos elementos radiactivos”.
Mientras, el galardonado de mayor edad es el alemán John B. Goodenough, a quien le otorgaron el premio en el 2019 “por el desarrollo de baterías de iones de litio”, cuando tenía 97 años.
En los próximos días se darán a conocer el Nobel de Literatura (jueves 7 de octubre), de la Paz (viernes 8) y de Economía (lunes 11).
Científicos ganan Nobel de Física por contribuir a la comprensión de sistemas complejos
La Academia de Ciencias Sueca ha concedido este martes el Premio Nobel de Física al meteorólogo y climatólogo japonés, Syukuro Manabe; el oceanógrafo y modelista climático alemán, Klaus Hasselmann; y el físico italiano Giorgio Parisi “por sus innovadoras contribuciones a nuestra comprensión de los sistemas físicos complejos”.
Una mitad del premio la compartieron Manabe y Hasselmann “por la modelización física del clima de la Tierra, la cuantificación de la variabilidad y la predicción fiable del calentamiento global” y la otra mitad fue entregada a Parisi “por el descubrimiento de la interacción del desorden y las fluctuaciones en los sistemas físicos desde la escala atómica hasta la planetaria”.
En sus estudios, el científico japonés demostró cómo el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera provoca un incremento de las temperaturas en la superficie de la Tierra. En la década de 1960, dirigió el desarrollo de modelos físicos del clima de la Tierra y fue la primera persona que exploró la interacción entre el equilibrio de la radiación y el transporte vertical de las masas de aire. Su trabajo sentó las bases para el desarrollo de los modelos climáticos actuales.
Unos 10 años después, Hasselmann creó un modelo que relaciona el tiempo y el clima, respondiendo así a la pregunta de por qué los modelos climáticos pueden ser fiables a pesar de que el tiempo sea cambiante y caótico. También desarrolló métodos para identificar señales específicas, huellas que tanto los fenómenos naturales como las actividades humanas imprimen en el clima. Sus métodos han servido para demostrar que el aumento de la temperatura de la atmósfera se debe a las emisiones humanas de dióxido de carbono.
Hacia 1980, Parisi descubrió patrones ocultos en materiales complejos desordenados. Sus descubrimientos se cuentan entre las aportaciones más importantes a la teoría de los sistemas complejos. Permiten comprender y describir muchos materiales y fenómenos diferentes y aparentemente totalmente aleatorios, no solo en la física sino también en otros ámbitos muy diferentes, como las matemáticas, la biología, la neurociencia y el aprendizaje automático.
“Los descubrimientos reconocidos este año demuestran que nuestros conocimientos sobre el clima se apoyan en una sólida base científica, basada en un riguroso análisis de las observaciones. Todos los galardonados de este año han contribuido a que conozcamos mejor las propiedades y la evolución de los sistemas físicos complejos”, declaró Thors Hans Hansson, presidente del Comité Nobel de Física.
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