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Nobel 2022 em Química, Física e Medicina premiou trabalhos nas áreas de Quântica, Paleogenômica e Síntese Orgânica


Desde o início do século XX, o Prêmio Nobel premia pesquisas, descobertas ou contribuições notáveis para a humanidade. Este ano, nas áreas de Química, Medicina ou Fisiologia e de Física, receberam o prêmio cientistas responsáveis por importantes avanços ou estabelecimento do campo paleogenômico, física quântica e nas reações de síntese orgânica.


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NOBEL DE MEDICINA OU FISIOLOGIA 2022


O Prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina foi concedido para estudos pioneiros de evolução humana que uniram genética com antropologia para explorar em mais detalhes a evolução humana (Ref.1). Esses estudos e novas ferramentas analíticas permitiram entender não apenas o passado de espécies do gênero Homo como também avançar nosso conhecimento sobre doenças e inovações anatômicas e fisiológicas únicas dos humanos modernos (Homo sapiens), incluindo características do sistema imune e mecanismos de adaptação a diferentes ambientes (ex.: regiões de alta altitude).


Os trabalhos de Svante Pääbo, um geneticista no famoso Instituto Max Planck para Antropologia Evolucionária (MPVI-EVA) em Lipxig, Alemanha, levaram ao sequenciamento do genoma dos Neandertais (Homo neanderthalensis) (1) e também à notável descoberta de um novo grupo de humanos (espécie ainda não consensualmente definida) conhecido como Denisovanos (2). Aliás, esses trabalhos também mostraram que houve intensos eventos de hibridização entre diferentes espécies de humanos ao longo de dezenas de milhares de anos, em especial de H. sapiens com Neandertais na Eurásia e de H. sapiens com Denisovanos no Sudeste Asiático. De fato, parte significativa do DNA de várias populações humanas hoje é derivada dessas espécies.


Para mais informações:


Pääbo desenvolveu meios de analisar DNA antigo que foi danificado por milhares de anos de exposição a agentes ambientais diversos (variações de temperatura, oxidantes, microrganismos, etc.). Ele e sua equipe, então, aplicaram as técnicas analíticas desenvolvidas para sequenciar pela primeira vez o genoma dos Neandertais, um trabalho publicado em 2010. Esse trabalho revelou que 1-4% do genoma dos humanos modernos de ascendência Europeia ou Asiática são derivados de Neandertais. A partir desse ponto, uma explosão de trabalhos emergiram no campo da antropologia, arqueologia e paleontologia usando a genética para explorar detalhes de um passado antes fora do nosso alcance. 




Atualmente, a mais antiga sequência de DNA recuperada de vestígios ósseos de humanos data de 430 mil anos atrás (Ref.2).


NOBEL DE FÍSICA 2022


Três Físicos na área da Quântica ganharam o Prêmio Nobel de Física por seus experimentos com fótons emaranhados, onde partículas de luz se tornam ligadas e espelhadas entre si mesmo a longas distâncias (Ref.3). Tais experimentos constituíram fundações para várias tecnologias quânticas, incluindo computadores e comunicação quânticos - e, em especial, criptografia quântica. Aliás, esse fenômeno do emaranhamento quântico está diretamente ligado à guerra entre Físicos Quânticos da primeira metade do século XX no episódio que ficou conhecido como Interpretação de Copenhagen (o qual também teve como protagonista o famoso experimento imaginativo do Gato de Schrödinger) (3). Aliás, o emaranhamento quântico está ajudando a tornar real inclusive o Demônio de Maxwell, o experimento imaginativo do século 19 que ameaçou a integridade da 2° Lei da Termodinâmica (4).



Para mais informações:


Os experimentos dos três ganhadores provaram que "fantasmagóricas" conexões entre partículas quânticas não eram devidas a 'variáveis locais escondidas', e, sim, de uma genuína associação (propriedade fundamental) na qual manipulação de um objeto quântica afeta o outro mesmo a distâncias muito grandes. Esse fenômeno recebeu o nome de entanglement (emaranhamento). Em estado de emaranhamento, medidas das propriedades de uma partícula imediatamente afeta os resultados de medidas no seu par emaranhado. Esse fenômeno possibilita que computadores quânticos possam funcionar - máquinas que exploram a superposição quântica (uma partícula estar em mais de um estado ao mesmo tempo) para realizar cálculos impossíveis em computadores convencionais.


Atualmente, pesquisadores estão explorando o emaranhamento quântico para desenvolver criptografia quântica e internet quântica, as quais permitiram comunicações ultra-seguras e novos tipos de sensores e de telescópios. O emaranhamento permite também o teletransporte quântico, no qual estados quânticos podem ser transmitidos de uma localização para outra de forma imediata; esse teletransporte torna a comunicação ultra-segura porque tentativas de espionagem fazem as partículas em comunicação perderam seus delicados estados quânticos. No futuro, transferências de informações podem ser, a princípio, virtualmente invulneráveis a falhas de segurança.


NOBEL DE QUÍMICA 2022


A química "click" é um conceito introduzido em 2001 pelo Químico Norte-Americano K. Barry Sharpless para descrever reações termodinamicamente favoráveis que, realizadas em laboratório, são capazes de conectar duas moléculas de forma muito simples e com altos rendimentos, sendo de grande aplicabilidade. Segundo Sharpless, para ser caracterizada como química "click" uma reação deve ser rápida, estereoespecífica (mas não necessariamente enantiosseletiva) e produzir produtos secundários inofensivos, que podem ser removidos preferencialmente sem uso de cromatografia. Além disso, uma reação "click" deve ser realizada sem solventes ou que estes sejam atóxicos e inofensivos (química 'verde e limpa'), usar materiais de partida estáveis e de simples obtenção e não necessitar, por exemplo, de cuidados especiais (idealmente o processo deve ser insensível a oxigênio e água). 



Um clássico exemplo de reação click é a cicloadição (C) 1,3-dipolar entre um alcino terminal (A) e uma azida orgânica (A) catalisada por cobre (Cu(I)), com formação regioespecífica de 1,2,3-triazóis-1,4-dissubstituídos, também conhecida como reação CuAAC.



Nesse sentido, um dos ganhadores do Nobel 2022 foi justamente Sharpless (!), que junto com Morten Meldal (Universidade de Copenhagen, Dinamarca), foi responsável pela fundação da química click. Além disso, ambos descobriram, de forma independente, uma reação pivô usada para ligar uma azida e um alcino com relativa facilidade. Essa última reação, em específico, tem sido aplicada para o desenvolvimento de uma série de diferentes moléculas, incluindo plásticos modificados e potenciais fármacos.


A terceira ganhadora do prêmio, Carolyn Bertozzi (Universidade de Stanford, EUA), usou a química click - através de reações bio-ortogonais baseadas em alcinos "torcidos" - para mapear os complexos polímeros baseados em moléculas de açúcares (glicanos) sobre a superfície de células vivas sem perturbar as funções celulares. Nos últimos anos, as reações bio-ortogonais têm sido usadas para o desenvolvimento de fármacos contra o câncer.


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(!) Aliás, esse é o segundo Nobel de Sharpless. O primeiro foi em 2001, pelo desenvolvimento de catalisadores quirais.

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REFERÊNCIAS

  1. https://www.nature.com/articles/d41586-022-03086-9 
  2. Meyer et al. (2016). Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature 531, 504–507. https://doi.org/10.1038/nature17405
  3. https://www.nature.com/articles/d41586-022-03088-7 
  4. https://www.nature.com/articles/d41586-022-03087-8
  5. Freitas et al. (2011). A reação "click" na síntese de 1,2,3-triazóis: aspectos químicos e aplicações. Química Nova, 34(10)https://doi.org/10.1590/S0100-40422011001000012

Nobel 2022 em Química, Física e Medicina premiou trabalhos nas áreas de Quântica, Paleogenômica e Síntese Orgânica Nobel 2022 em Química, Física e Medicina premiou trabalhos nas áreas de Quântica, Paleogenômica e Síntese Orgânica Reviewed by Saber Atualizado on dezembro 29, 2022 Rating: 5

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