Cientistas descobriram que… preparou um texto especial para nossos leitores. Reunimos três pesquisadores das áreas de Biologia/Biomedicina, Física e Química para explicar as grandes descobertas que renderam os prêmios Nobel de Medicina, Física e Química de 2016. Aproveitem!

Prêmio Nobel Medicina / Fisiologia: autofagia no controle celular

Por Giordano Wosgrau Calloni                                                                                       Departamento de Biologia Celular, Embriologia e Genética da UFSC

Um cientista japonês, pesquisador do Instituto Tecnológico de Kyoto,
foi o ganhador do prêmio Nobel de Medicina/Fisiologia no ano de 2016. Trata-se do Dr. Yoshinori Ohsumi de 71 anos. O que este eminente cientista descobriu? O Dr. Ohsumi foi responsável por elucidar os mecanismos celulares e moleculares pelas quais as células destroem e reciclam componentes presentes no seu interior. Esses componentes poderiam danificá-las caso fossem acumulados. Para o leitor menos familiarizado, seria o equivalente às atuais empresas de reciclagem, que se não existissem, impediriam que grande parte do lixo que produzimos pudesse ser reaproveitado e se acumularia no planeta. No caso das células, esses componentes podem representar desde grandes agregados proteicos até organelas inteiras (como mitocôndrias defeituosas). Este processo de reciclagem, no caso das células, chama-se autofagia, ou seja, “comer-se a si mesmo”. A autofagia já havia sido descrita na década de 1960, por outros pesquisadores, entre eles, igualmente laureado pelo prêmio Nobel de 1974, Christian de Duve. Entretanto, foi apenas na década de 1990, com os estudos aprofundados feitos pelo Dr. Ohsumi, que foi possível conhecer a maquinaria molecular (por exemplo, os genes envolvidos) responsável pelo processo de autofagia. Atualmente, problemas relacionados a autofagia estão ligados ao mal de Alzheimer, Parkinson e câncer, entre outros. Importante salientar, os estudos que possibilitaram este conhecimento foram realizados em leveduras e mostraram-se praticamente idênticos em Seres Humanos. Mais uma vez, fica a dica para os governos: sem pesquisa básica não há evolução possível para o desenvolvimento da saúde e bem-estar humanos.

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Prêmio Nobel Física: As alterações de forma da matéria

Por Paula Borges Monteiro                                                                                                        Grupo de estudos de Física Teórica – IFSC

O prêmio Nobel em Física de 2016 foi dividido entre três pesquisadores que trabalham nos Estados Unidos, metade do valor foi oferecido para o físico escocês David J. Thouless, enquanto a outra metade em partes iguais para os físicos britânicos F. Duncan M. Haldane e J. Michael Kosterlitz. O reconhecimento é atribuído às descobertas téoricas de transições de fase topológicas e fases topológicas da matéria.

Transições de fase são as mudanças de estados da matéria. Os estados mais conhecidos são os estados sólido, líquido e gasoso mas há algum tempo são estudados outras formas nos quais os atómos, constituintes da matéria, estão organizados, os chamados estados exóticos da matéria (plasma, condensado de Bose-Einstein). Por sua vez, a Topologia, um ramo da matemática, descreve propriedades da estrutura da matéria que não se alteram quando esta sujeita-se a interações externas, como o aumento ou diminuição da temperatura.

A figura a seguir ilustra três estados topológicos de uma esfera de barro sujeita a forças externas: estado sem furo (em sentido horário, os cinco primeiros), estado com 1 furo (quatro seguintes) e estado com 2 furos (último).

Disponível em: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2016/popular-physicsprize2016.pdf.

Estudar a organização “microscópica” e as propriedades de estados incomuns, ou seja, a topologia de certa fase da matéria, além de suas mudanças de fase são contribuições dos cientistas laureados para o avanço da ciência. As propriedades destas fases exóticas são inesperadas e esse fato é o ponto de partida para o desenvolvimento de novos materiais.

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Prêmio Nobel Química: Motores moleculares

Por Renata  Kaminski                                                                                                                   Dpto. de Química, UFS / Aracajú – SE

O Prêmio Nobel de química de 2016 foi concedido a três pesquisadores, Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa pelo desenho e construção de “máquinas” moleculares. Essas máquinas são basicamente estruturas moleculares interconectadas que respondem a estímulos, que podem ser calor, luz ultravioleta, eletricidade, etc. O movimento dessas minúsculas máquinas pode ser controlado e bem direcionado.

O pioneiro no desenvolvimento desses sistemas foi Sauvage, que em 1983. Ele conectou moléculas em uma espécie de corrente em torno do íon cobre. Essa “corrente” permitia que dois anéis de moléculas se movimentassem de forma independente. Esse tipo de estrutura é conhecido como catenano e foi o primeiro passo para o desenvolvimento dessas máquinas moleculares.

O segundo passo foi dado pelo grupo de pesquisa liderado por Stoddart, que colocou uma estrutura química em forma de anel sobre um eixo molecular. O calor fazia com que o anel se movimentasse para frente e para trás de forma controlada.

Finalmente em 1999 Feringa construiu o motor molecular. Com radiação ultravioleta foi capaz de controlar a rotação molecular em uma única direção. E em 2011 sua equipe foi capaz de desenhar o nanocarro, as rodas são moléculas que giram em torno de um chassi molecular.

Os próprios pesquisadores não têm a real dimensão de tudo que pode ser desenvolvido a partir dessas máquinas. Mas podemos imaginar chips de computadores ainda menores, estruturas elásticas como músculos e nanorobôs capazes de atacar células cancerosas ou infecções.

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