Nobel de Química 2013 para los desarrolladores de las bases de las actuales y complejas simulaciones informáticas

El Premio Nobel de Química 2013 fue otorgado a tres científicos modernizadores de las representaciones químicas, las cuales son la base de las avanzadas simulaciones informáticas que se emplean hoy en química: Martin Karplus, Michael Levitt y Arieh Warshel

Los tres premiados trabajan en EE UU y tienen doble nacionalidad, la estadounidense y la de su país de origen. Martin Karplus nació en 1930 en Viena (Austria) y se doctoró en 1953 en el California Institute of Technology. Es profesor emérito en la Universidad de Harvard.

El británico Michael Levitt nació en Pretoria (Sudáfrica) y se doctoro en la Universidad de Cambridge. Actualmente es profesor de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford. Por su parte, Arieh Warshel es de Israel, donde nació en 1940. Está asociado a la University of Southern California, en Los Angeles.

Representación de la estructura proteica a tres niveles: arriba, el primario, compuesto por los aminoácidos; en el centro, el secundario, definido por las estructuras en alfa hélice, beta lámina y semejantes; y abajo el terciario, que detalla todos los aspectos volumétricos. Wikipedia

Hace años los químicos solían crear sus modelos moleculares utilizando bolitas y palitos de plástico. Hoy esta tarea se realiza en computadoras, un trabajo que se inició en la década de los 70 con el trabajo de los tres investigadores galardonados ahora con el Nobel de Química 2013. La Real Academia Sueca de las Ciencias anunció que otorgó el Premio Nobel de Química 2013 a los investigadores Martin Karplus, Michael Levitt y Arieh Warshel “por el desarrollo de modelos multiescala para sistemas químicos complejos”, los cuales desarrollaron su trabajo en los años 70 y son la base de los actuales y complejos programas informáticos.

La Real Academia Sueca de las Ciencias contacto por teléfono con el israelí Arieh Warshel, quien dijo encontrarse «extremadamente bien» al conocer el premio a pesar de ser las 3 de la mañana en Los Ángeles.

«Hemos creado modelos informáticos para saber, a partir de las estructuras de las proteínas, cómo van a funcionar», ha comentado Warshel en directo tras conocer la noticia. El químico destaca que sus investigaciones han tenido aplicaciones en el diseño de fármacos, aunque, también “para satisfacer mi curiosidad».

Hasta antes de estos modelos informáticos los experimentos de química en laboratorio eran imprescindibles para la mayoría de los avances en química.

La unión de la manzana y el gato

Los premiados sentaron las bases para los avanzados programas informáticos que se usan actualmente para entender y predecir los procesos químicos uniendo la física clásica y cuántica. Estos dos ámbitos se han representado con una manzana –la de Newton– y un gato –el de Schrödinger– durante el anuncio del premio.

La ventaja de la física clásica es la facilidad de sus cálculos y la posibilidad de modelizar grandes moléculas. Sin embargo, no ofrece una herramienta para simular las reacciones químicas. Aquí entra en juego la física cuántica, aunque presenta el inconveniente de que sus operaciones requieren una enorme potencia de cálculo y se aplican para pequeñas moléculas.

Karplus, Levitt y Warshel supieron conjugar las ventajas de ambas disciplinas. Así, por ejemplo, para simular cómo un medicamento se acopla a su proteína diana en el cuerpo, se emplean la física cuántica para analizar los átomos concretos que interactúan con el fármaco, pero se simula todo el resto de la proteína con la menos exigente física clásica.

«La fuerza de los métodos que Martin Karplus, Michael Levitt y Arieh Warshel desarrollaron es que son universales», señala la Academia.

Los métodos desarrollados por Karplus, Levitt y Warshel han permitido a los ordenadores desvelar procesos químicos como la fotosíntesis de las hojas verdes o la purificación de un catalizador de gases de escape, según revela el comunicado de los premios Nobel.

En la actualidad las computadoras son una herramienta tan importante para los químicos como lo es el tubo de ensayo. Las simulaciones son tan realistas que se puede predecir con exactitud el resultado de los experimentos antes de ejecutarlos.

Los tres galardonados recibirán el premio el 10 de diciembre en Estocolmo y se repartirán los 8 millones de coronas del galardón (916.000 euros).

En el material didáctico publicado por la academia sueca de ciencias instan a imaginarse una fotografía con moléculas tridimensionales; en su centro hay una región, llamada centro de reacción, donde las móleculas se dividen. Es un proceso en el que solo unos pocos átomos e iones están involucrados y del que no se sabía nada.

Este proceso, sin embargo, con software como el que han creado los recién galardonados con el Nobel de Química, se pueden calcular diversas posibles reacciones, lo que se conoce como «modelado de simulación». Con estos métodos, los investigadores pueden lrealizar experimentos reales y mejorar las simulaciones de los procesos químicos.



Esto diluyó la imagen típica de los químicos experimentando con tubos, por la de investigadores pegados a una pantalla de computadora, el ratón y el teclado.