|
|
||||||||||||||
|
Lunes 10 de mayo de 2004 La química computacional se ocupa de desarrollar métodos que permiten acelerar y simplificar los tiempos de investigación en áreas como el diseño de fármacos, la biotecnología y las ciencias de materiales. Esta novel disciplina, que hace uso intensivo de tecnologías informáticas, está modificando radicalmente la forma de hacer y entender la química. Por Verónica Engler (*)
Si, como proponía Regis Debray (en Vida y muerte de la imagen), la historia del saber humano está dada por ecosistemas acordes con las técnicas de transmisión, determinados por los medios de comunicación disponibles, es indudable que el ambiente que habitamos ha cambiado rotundamente desde el advenimiento masivo de las computadoras a partir de la década del 80, cuando la tan mentada "revolución informática" comenzaba a estallar en todas direcciones. Más allá de la posibilidad de transmitir información a velocidades increíbles hace tan sólo unas generaciones, lo que se modificó profundamente en los últimos años con el uso intensivo de las tecnologías informáticas es la manera de conocer en casi todas las áreas del saber. En ciencia, el adjetivo "computacional" ya se ha transformando en una especie de patronímico que, poco a poco, va dando cuenta del nuevo entorno en el que se conoce desde fines del siglo XX. Un caso particular que se erige sobre esta gran patria digital es el de la química computacional, que se ocupa de la racionalización y predicción de propiedades de la materia mediante el empleo de técnicas computacionales, diseñadas para ofrecer soluciones en las áreas de desarrollo de fármacos, biotecnología y ciencias de materiales. La química computacional se ocupa de modelar cuantitativamente fenómenos de interés químico usando tecnologías informáticas. Lo que hace es crear modelos numéricos capaces de reproducir de forma precisa la realidad que se quiere estudiar. Para esto se desarrollan algoritmos eficientes, se utilizan distintos paradigmas de computación y se diseñan técnicas de visualización y representación de datos (como los típicos gráficos moleculares). "Estos modelos (computacionales) también cambian la manera en que uno ve y enseña la química. La química que se enseñaba hace cincuenta años era distinta de la que enseñamos ahora. De hecho, un químico que va a salir egresado de esta facultad, dentro de unos años, tiene que manejar estas herramientas informáticas", comenta Darío Estrin, profesor del Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA.
Estrin dirige el Grupo de Modelado Molecular (GMM) que tiene como objetivo fundamental aplicar modelos fisicoquímicos que, implementados en programas de computadoras, permiten hacer lo que se llama un "experimento de simulación" con el cual se puede obtener una predicción acerca de un sistema determinado, como por ejemplo, la interacción de dos proteínas dentro de una célula. Básicamente, lo que hace este grupo es desarrollar métodos que permiten acelerar y simplificar los tiempos de investigación. Muchas veces este trabajo se orienta a resolver problemas concretos que plantean científicos de otros grupos. Por ejemplo, un equipo de la FCEyN que está investigando sobre el Mal de Parkinson tenía ciertas dudas acerca de qué aminoácidos influyen en el desarrollo de esta enfermedad. "En una proteína, llamada DJ-1, el cambio de uno de sus ciento noventa aminoácidos, está asociado con la enfermedad. Entonces, como la proteína tiene una estructura compleja, lo que debemos averiguar es qué efectos produce sobre ella el hecho de cambiar un aminoácido específico -explica Adrián Turjanski, integrante del GMM-. A veces, con las técnicas experimentales que hay no se puede llegar a la respuesta, y sí se pueden obtener resultados con modelos computacionales". Simulando el interior de la materia Para conocer en detalle el diminuto universo que hay en el interior de cada célula, en la actualidad las técnicas experimentales quedan rengas si carecen de una apoyatura informática que les permita recrear aquello que se puede ver en un tubo de ensayo.
Observando el ajetreo permanente al que están sometidas la infinidad de moléculas que pululan dentro de la célula, se pueden estudiar muchas de las interacciones en las que se ven involucradas estas diminutas partículas. Pero, lo que difícilmente pueda hacer quien observa es deducir de esos movimientos agitados la lógica que guía la dinámica de ese pequeño cosmos que es la célula. Para comprender en detalle qué sucede en cada región, es necesario poder realizar una especie de zoom que permita focalizar y analizar sin las limitaciones que impone la observación "en vivo y en directo" de las técnicas experimentales. Producir una especie de realidad virtual en la que se proyecta aquello que sucede en un porción acotada de célula, hace posible recrear una y otra vez esa "escena" sin necesidad de insumir el tiempo y los recursos que requeriría repetir un experimento con el fin de asir, por ejemplo, los detalles necesarios para comprender una reacción química determinada. Las técnicas de simulación -en las que se utilizan modelos tanto de la física clásica como de la cuántica-- no eliminan la experimentación en el laboratorio, sino que sirven como una herramienta versátil para sonsacar nuevos datos del funcionamiento de la materia. "Hay una primera aplicación que es previa al experimento, la simulación puede servir para guiarlo -describe Turjanski-. Con una simulación es posible predecir qué reacciones van a ocurrir. Entonces se puede ahorrar tiempo, porque ayuda a decidir qué experimentos conviene hacer y cuáles no. Además, una vez que se tiene un resultado experimental, la simulación permite darle una mirada microscópica que no es accesible experimentalmente". La simulación brinda la posibilidad de entender por qué y de qué manera ocurre un proceso determinado que desencadena los resultados que se pueden observar en el experimento. Saberes digitales La química computacional ha ido creciendo en los últimos años hasta convertirse en una sólida e importante disciplina de la química moderna, tanto desde el punto de vista industrial como académico. De hecho, la industria demanda cada vez más expertos en química computacional. "En las páginas de Science en donde salen los avisos de trabajo, una proporción del diez o quince por ciento de las ofertas laborales dentro del área de la farmacéutica es para químicos computacionales", informa Estrin. El cambio que se produjo en la industria y la consiguiente modificación en el perfil de los profesionales buscados se debe en buena medida a que los métodos computacionales se utilizan para resolver problemas químicos que serían intratables o muy complicados desde el punto de vista experimental. Además los "experimentos de simulación" son más baratos y controlables que los reales. Este tipo de tecnologías tiene claramente interés para la industria ya que implica una disminución de costos. "En la revista de química general más importante que hay, que es el Journal of the American Chemical Society, actualmente un veinticinco por ciento aproximadamente de los artículos tienen una parte importante de computación. No son necesariamente artículos sólo de simulación, en muchos casos son artículos que también incluyen experimentos", cuenta Estrin y agrega: "Posiblemente dentro de unos años, si uno no tiene alguna confirmación con algún método computacional, le será difícil ubicar un resultado". Los
programas de simulación que se utilizan en química se pueden comprar
hechos o se pueden desarrollar. En el GMM, en general, optan por esta
segunda alternativa, "tratamos de desarrollar nuestros propios métodos,
porque tener una mirada desde adentro nos permite entender las cosas
más profundamente", reconoce el investigador.
(*) Centro de Divulgación Científica, FCEyN. (1) Imagenes obtenidas a partir de simulaciones. |
||||||||||||||
