Texto: Jaime Fernández, Fotografía: Jesús de Miguel - 26 sep 2024 10:50 CET

Miguel Berdugo Vega es investigador Ramón y Cajal en el Departamento de Biodiversidad, Ecología y Evolución, de la Facultad de Ciencias Biológicas, centro en el que estudió el grado de Biología. Tras él hizo un máster en Física, Matemáticas y Sistemas Complejos en la Universidad Rey Juan Carlos, donde se adentró en la teoría del caos y las matemáticas, y donde realizó su tesis doctoral. Realizó luego una beca postdoctoral en Barcelona, durante un año y medio, y se trasladó a Zurich otros dos años, antes de regresar a España con la Ramón y Cajal, hace ya un par de años.

La starting grant le va a permitir desarrollar en la UCM su proyecto Inertia. Él mismo explica que lo que investiga son “zonas áridas y semiáridas de todo el globo, es lo que los ingleses llaman drylands, que se traduce un poco como tierras secas, y son básicamente tierras a las que les falta agua, ecosistemas a los que les falta agua. Los desiertos serían un ejemplo, pero no son el único ejemplo, de hecho, la inmensa mayoría de España es un dryland, son sitios donde falta agua”. En sus investigaciones, hace unos cuatro años, descubrieron que “cuando se incrementan las condiciones de aridez poco a poco, los ecosistemas no van cambiando poco a poco, sino que hay valores de aridez a partir de los cuales se desmantelan de manera abrupta, dejan de funcionar, entonces se caen”.

A partir de ese descubrimiento, Inertia lo que busca es investigar qué ecosistemas son capaces de resistir y cuáles no, sobre todo porque “con el cambio climático las condiciones cada vez están siendo más áridas”. Asegura Berdugo que “ahora que sabemos qué puntos están a punto de cruzar estos umbrales que harán que se desmantelen, queremos investigar cerca de esos puntos para ver si realmente los ecosistemas están resistiendo o no, cuáles son las causas de que resistan, si tener más diversidad ayuda a que resistan mejor o no...”. El proyecto, por tanto, intenta investigar las razones, “para saber cuáles son los puntos clave que se pueden tocar para intentar revertir los cambios, prevenirlos y también ver si se están produciendo realmente o no”.

Su equipo, que saldrá a través de una convocatoria, debe estar interesado en el trabajo de campo para investigar las razones in situ. De allí se cogerán suelos, de los que sacarán nutrientes y se harán una serie de trabajos en el laboratorio para los que “necesitarán comprar el material, que servirá para la universidad y además podrá ser utilizado por otros investigadores en el futuro, porque los materiales que se necesitan permiten ver el carbono en el suelo y eso lo quieres hacer para muchas cosas”.

Además, como el estudio se quiere hacer a una escala global va a utilizar lo que se llama “una red de colaboración, que es una estrategia que ha funcionado muy bien en antiguos trabajos que se han hecho y que básicamente consiste en asumir que no se está solo. Desde la UCM se va a capitalizar lo que son los análisis en el laboratorio, pero se va a pedir a distintos colaboradores por todo el mundo que vayan a distintos sitios, que se sabe que están muy cerca de estos umbrales, y que envíen la información. A cambio, por supuesto, estos pasan a formar parte de las publicaciones y del proyecto”.

Guillermo González Rubio

Desde hace un año y medio Guillermo González Rubio es investigador en el Departamento de Química Física, en la misma Facultad de Ciencias Químicas donde se licenció en Ciencias Químicas. El doctorado lo realizó en el centro de investigación CIC biomaGUNE, San Sebastián, en colaboración con la Universidad Complutense. Posteriormente obtuvo una beca postdoctoral Alexander von Humboldt para continuar su carrera investigadora en la Universidad de Constanza, Alemania. Allí, en 2021, consiguió financiación de la Fundación Alemana de Investigación (DFG) para sus investigaciones, hasta su regreso a España gracias al Programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid.

El proyecto Time4Nano, que desarrollará en la Complutense gracias a la ERC Starting Grant, es la continuación lógica de sus años de investigación centrados en nanomateriales metálicos coloidales, es decir, materiales con tamaños extremadamente pequeños y dispersos en fluidos como agua o etanol. Lo interesante, de acuerdo con González Rubio, es que “las propiedades de muchos materiales cambian cuando los reduces a la dimensión nanométrica, a tamaños próximos a los de un virus, para que nos hagamos una idea”.

Entre estos nanomateriales, los de oro y plata se llevan investigando desde hace años, pero “los hay de otros elementos químicos que han sido menos estudiados como el iridio, el hierro o el cobalto, que muestran propiedades de mucho interés para aplicaciones relacionadas con catálisis, siendo la producción de hidrógeno verde un caso relevante”. Explica el investigador de Ciencias Químicas que lo que se busca con este proyecto es “desarrollar nuevos métodos sintéticos que nos permitan controlar la forma, el tamaño y otras características de nanomateriales de diferentes elementos. Sin embargo, es aún más interesante la posibilidad de combinarlos en un nanomaterial coloidal, lo que permitiría obtener nanopartículas multielementales con un abanico de propiedades avanzadas y novedosas, superior al de sistemas con composiciones más sencillas. No obstante, la complejidad aumenta, debido a los múltiples retos que implica controlar de forma simultánea aspectos como la forma, el tamaño, la composición y la distribución de los elementos dentro de un nanomaterial coloidal”. Es en esto último donde el proyecto se enfocará, en desarrollar nuevos métodos sintéticos para fabricar nanomateriales multielementales, donde pueda haber entre tres y diez elementos formando parte de una única nanopartícula coloidal, con el fin de desarrollar en el futuro nuevas tecnologías para producir y almacenar energía verde.

Para el desarrollo de este método hace falta instrumentación bastante avanzada y “la ventaja que tiene la Universidad Complutense es que tenemos acceso a muchos de esos instrumentos. Por ejemplo, en el Centro de Microscopia Electrónica están disponibles los microscopios electrónicos necesarios para poder caracterizar de forma adecuada estos nanomateriales a nivel atómico. Igual de relevante es el Centro de Láseres Ultrarrápidos, una instalación única en España que nos va a permitir investigar el uso de láseres pulsados para controlar la formación de nanoaleaciones o modificar la cristalinidad nuestras nanopartículas complejas. De hecho, el uso de dichos láseres pulsados una de las características claves de la metodología del proyecto ERC, pues deberán permitir la producción de nanomateriales que no se pueden fabricar con los métodos existentes hoy en día”.

Añade González Rubio que el Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencias Químicas “atesora experiencia en el campo de coloides, el estudio de la materia con láseres pulsados, y el desarrollo de modelos computacionales que pueden ayudar a interpretar y comprender con más detalle las investigaciones en el campo de la síntesis de nanomateriales multielementales que se llevarán a cabo en el proyecto ERC, e incluso predecir condiciones para la preparación de materiales desconocidos hasta ahora”.

Jorge Reñé Espinosa

Al igual que los otros dos nuevos starting grants, Jorge Reñé Espinosa también se licenció en la Universidad Complutense, a donde ha vuelto como investigador Ramón y Cajal al Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencias Químicas. Aquí también estudió un máster y el doctorado, centrado en el desarrollo de técnicas computacionales para investigar las transiciones de líquido a sólido en agua, disoluciones acuosas y partículas coloidales, para después pasar a la Universidad de Cambridge como investigador postdoctoral. En 2019 comenzó su carrera como investigador independiente con el apoyo de la beca Oppenheimer del Laboratorio Cavendish del Departamento de Física de Cambridge y la beca Roger Ekins del Emmanuel College (Cambridge). En 2022 pasó a ser director de Estudios de Química del Emmanuel College, y obtuvo la beca Ramon y Cajal con la que volvió a la UCM.

In-phase es el nombre del proyecto que dirigirá el investigador y que lo que busca, “fundamentalmente, es entender a nivel molecular cómo se originan, por ejemplo, diferentes enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson, demencia, ELA…”. Explica Reñé que la célula, para organizar su material y para desempeñar su función biológica, tiene que compartimentalizar todos sus componentes, y eso lo consigue con los típicos orgánulos que tienen membrana, como el núcleo y la mitocondria, pero en 2009 se descubrió un cambio completamente de paradigma de que hay muchos orgánulos que no tienen membrana, que se forman por un equilibrio físico-químico, que son dinámicos, se disuelven, se forman… Muchos de estos orgánulos, que cumplen una función biológica clave, no tienen una degeneración patológica, pero hay algunos que sí.

Esa degeneración, que es una transición de fase fluida a una fase tipo sólido, es la que origina muchas de las enfermedades mencionadas, dependiendo de la proteína, dependiendo de la secuencia y dependiendo de algunas condiciones más específicas. Conocer cómo ocurre, cuál es el mecanismo, qué interacciones moleculares son las que generan ese cambio de fase, es “la pregunta que se quiere responder con este proyecto a nivel computacional. Y, además de aprender el mecanismo, identificar qué posibilidades, qué terapias potenciales se podrían intentar abordar a la hora de tratar la aparición de estas enfermedades”.

Para poder llevar a cabo este trabajo, el proyecto necesita adquirir un clúster de computación de high performance, es decir, es un conjunto de computadoras interconectadas que trabajan juntas para resolver problemas complejos y realizar cálculos intensivos que requieren un alto poder de procesamiento, que va más allá de las capacidades de una computadora individual. Concluye Reñé que la idea es mejorar la infraestructura y que este proyecto actúe de “pequeño núcleo” para fomentar la formacion de un centro de cálculo en la Facultad.