Te recomiendo disfrutar del episodio 464 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep464: Auroras; Alphafold3; Moléculas Prebióticas; Glubolas», 16 may 2024. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: Estaremos en Valencia el sábado 6 de Julio, Festival OWN (5:00). GPT-4o y turbo, Sutskever deja OpenAI (10:00). La intensa actividad solar y geomagnética de estos días (22:00). Cara B: Alphafold 3 predice las interacciones biomoleculares (05:40). Formación astrofísica de moléculas aromáticas nitrogenadas (59:20). BESIII observa que X(2370) tiene la paridad de una glubola pseudoescalar (1:16:10). Señales de los Oyentes (1:38:50). Imagen de portada realizada por Héctor Socas. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Descargar el episodio 464 cara A en iVoox.

Descargar el episodio 464 cara B en iVoox.

Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Isabel Cordero @FuturaConjetura (solo cara A), Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @Manupombrol el nuevo diseño de mi fondo para Zoom. Muchas gracias, Manu.

Tras la presentación de Héctor, comentamos de forma breve el Pint of Science 2024 de esta semana. Además, anunciamos que el 6 de julio de 2024 grabaremos un episodio de Coffee Break desde Valencia en el evento OWN, Open World Now (https://www.openworldnow.com/). Héctor destaca que esta semana se anunció GPT-4o (omni), que será el nuevo motor de ChatGPT gratuito; aunque en una versión menos potente que la versión a la que tendrán acceso los suscriptores de ChatGPT+ (como Héctor). Finalmente, Héctor hace una fe de erratas sobre el episodio de la semana pasada. La hipótesis de Andreas Korn (director de la tesis en la que estuvo de oponente Héctor en Upsala) sobre el cúmulo de nacimiento del Sol es sobre M67, no sobre la galaxia M66 (la errata era obvia para quien recordara que M66 es una galaxia).

Héctor nos comenta la intensa actividad solar y geomagnética del fin de semana pasada. Se han llegado a ver auroras rojizas en las Islas Canarias (como muestra la foto de Antonio González del IAC). Isa comenta que las observó en Málaga. Algunos oyentes se han quejado de que no comentáramos nada en el episodio anterior. Dice Héctor que cuando se grabó el episodio el nivel era G3, que es normal. Durante la grabación, 17:30 UTC, se hizo una predicción de nivel G4 alto.

Héctor muestra en YouTube una imagen de la actividad solar responsable de las auroras observadas. Esta imagen del Helio Viewer (https://student.helioviewer.org/) muestra la actividad solar en rayos X y las manchas solares en el óptico el jueves 9 de mayo de 2024 sobre las 17:30 UTC (creo que es similar a la que mostró Hector). Como se observa las zonas activas corresponden a las manchas solares. Lo que genera las auroras es la actividad geomagnética en la Tierra producto de las partículas que llegan desde el Sol. El resplandor rojizo de las auroras se debe a una transición del oxígeno a 630 nm (color rojo) y se encuentra en la parte alta de la aurora, según Héctor a unos 200 km de altura, siendo visible hasta a unos 2000 km de distancia, por ello es lo único que se puede ver en latitudes como Canarias. La parte más espectacular, la de colores verdes en movimiento, es la parte baja de las auroras (que no podemos ver debido a la curvatura de la Tierra); esta parte verdosa es debida al nitrógeno y a otras líneas del oxígeno. Lo ideal para ver auroras es viajar cerca de los polos, desde donde se pueden ver desde abajo y en todo su esplendor.

Héctor aprovecha un pregunta de Gastón para comparar la reciente actividad solar con los registros históricos. Te recomiendo escuchar el audio para disfrutar de su conversación al respecto.

Me toca comentar la publicación en Nature de AlphaFold 3 de Google Deepmind y de Isomorphic Labs. La nueva versión de AlphaFold es capaz de predecir interacciones biomoleculares: entre proteínas en complejos y de proteínas con otras moléculas, como el ADN y el ARN, ligandos (metabolitos) e incluso iones pesados. También es capaz de predecir el efecto de las mutaciones en las estructuras. AlphaFold 2 revolucionó la predicción de la estructura de las proteínas; pero su gran competencia, RosettaFold, también predecía complejos proteína-proteína, por ello, Deepmind sacó AlphaFold-Multimer. Se contraatacó con RosettaFoldNA que predice interacciones proteína-ácido nucleico y con RoseTTAFold All-Atom. Ahora AlphaFold 3 también logra predecirlas, incluyendo las interacciones con moléculas más pequeñas (de gran importancia para el docking de fármacos, la gran utilidad en farmacología que rentabiliza Isomorphic Labs) y, de paso, con iones. Sin lugar es un gran avance y ya se están publicando resultados espectaculares.

La gran ventaja de AlphaFold 3 es que realiza una predicción muy rápida, en cuestión de segundos y que su uso es muy sencillo gracias a la web AlphaFold Server (https://golgi.sandbox.google.com/), aunque en dicho caso el trabajo se encola y hay que esperar a que le toque su turno, lo que puede tardar decenas de minutos o incluso horas. Este vídeo explica su uso: basta introducir las secuencias de aminoácidos o de nucleótidos o de átomos de las moléculas y se genera un trabajo que se encola; tras la ejecución de dicho trabajo obtenemos la estructura tridimensional deseada. AlphaFold 2 es más fácil de usar porque no requiere un alineamiento múltiple de secuencias (MSA) como entrada. Para generarlo en AlphaFold 2 había que usar el software Evoformer; ahora AlphaFold 3 usa una entrada mucho más simple gracias a su software Pairformer. Además, AlphaFold 3 usa un algoritmo de difusión (Diffusion Module), similar a los de generación de imágenes en DALL·E o Midjourney, para determinar la posición de los mónomeros (o de los átomos), en lugar del módulo estructural (Structure Module) que usaba AlphaFold 2; se supone que la pérdida de precisión es muy pequeña, pero en algunos casos se observan solapamientos entre átomos que no son físicos (alucinaciones del nuevo software). Por fortuna, AlphaFold 3, igual que AlphaFold 2, predice la probabilidad de error en su predicción de las posiciones de los átomos (el valor llamado pLDDT). En la comparación con RoseTTAFold, gana por mucho AlphaFold 3 (esto también lo dicen los autores de RoseTTAFold).

Por desgracia para muchos bioquímicos, el uso de AlphaFold 3 para docking (diseño) de fármacos está limitado a Isomorphic Labs, que comerciará con este servicio para empresas farmacéuticas. La única posibilidad es usarlo para estudiar la interacción de un fármaco y una macromolécula; pero trabajar de uno en uno limita mucho esta funcionalidad. Ya se han hecho pruebas exitosas con fármacos basados en anticuerpos para inmunoterapias. Sin lugar a dudas es un gran progreso, pero su impacto más allá de la base de datos AlphaFold DB, que incluye más de 200 millones de predicciones de la conformación de proteínas está aún por ver. Sus errores en moléculas quirales, la pésima predicción de ciertas estructuras móviles y las alucinaciones tendrán que ser evaluados por los expertos. El artículo es Josh Abramson, Jonas Adler, …, John M. Jumper, «Accurate structure prediction of biomolecular interactions with AlphaFold 3,» Nature (08 May 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07487-w; más información divulgativa en Ewen Callaway, «Major AlphaFold upgrade offers boost for drug discovery. Latest version of the AI models how proteins interact with other molecules — but DeepMind restricts access to the tool,» Nature 629: 509-510 (08 May 2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01383-z;  Benjamin Thompson, Nick Petrić Howe, «Alphafold 3.0: the AI protein predictor gets an upgrade. Deepmind’s protein-structure predictor adds other molecules to the mix, and a big step towards a ‘nuclear clock’,» Nature Podcasts (08 May 2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01385-x; «AlphaFold 3 predicts the structure and interactions of all of life’s molecules,» DeepMind Blog, 08 May 2024; Max Jaderberg, Adrian Stecula, Pascal Savy, «Rational drug design with AlphaFold 3,» Isomorphic Labs Blog, 08 May 2024.

La web AlphaFold Server se puede acceder en https://golgi.sandbox.google.com/, y la base de datos de estructuras de proteínas AlphaFold Protein Structure Database en https://alphafold.ebi.ac.uk/.

Nos cuenta Gastón un artículo en Nature Astronomy sobre la formación astrofísica de moléculas aromáticas nitrogenadas. Estas moléculas son claves en la química prebiótica, como precursores de las bases nitrogenadas que son los monómeros de las moléculas de ADN y ARN. Se han identificado más de 300 de ellas en observaciones astrofísicas. Pero no se conocen los mecanismos astrofísicos de formación de estas moléculas, en concreto, para la piridina piridina (C₅H₅N), el piridinilo (C₅H₄N·) y la (iso)quinolina (C₉H₇N). El nuevo artículo presenta experimentos químicos y simulaciones por ordenador sobre cómo se pueden formar dichas moléculas en fase gaseosa a partir de los radicales amidogeno metileno (H₂CN·) y cianometilo (H₂CCN·) en condiciones similares a las de la nube molecular de Tauro (TMC-1) y la atmósfera de Titán.

Dice Gastón que estos mecanismos son contingentes y le pregunto si también son abstrusos (un oyente del programa, el lunes pasado, me pidió que mencionara ambas palabras). Aprovecha para hablar del idioma inglés y que muchas construcciones sintácticas del español se consideran cultismos en inglés (por ejemplo, Steven Weinberg titula «The Quantum Theory of Fields» sus libros de texto en lugar del estándar «Quantum Field Theory»). El nuevo artículo es Zhenghai Yang, Chao He, …, Ralf I. Kaiser, «Low-temperature formation of pyridine and (iso)quinoline via neutral–neutral reactions,» Nature Astronomy (13 May 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02267-y. Más información divulgativa en la nota de prensa University of Hawaii at Manoa, «Scientists help unravel life’s cosmic beginnings,» Phys.org, 13 May 2024.

Me toca comentar que BESIII ha observado que la paridad de la resonancia X(2370) corresponde a una glubola pseudoescalar. X(2370) es la candidata más firme a la glubola pseudoescalar de menor masa (que según la QCD en el retículo tiene que tener una masa entre 2.3 y 2.6 GeV/c²). Esta glubola es un hadrón exótico formado por dos gluones de valencia ligados entre sí en un océano de gluones y pares quark-antiquark virtuales. Las hay de tipo escalar 0⁺⁺ como f₀(1500), tensorial 2⁺⁺ como f₂(2340), y pseudoescalar 0⁻⁺ como X(2370). BESIII publica en Physical Review Letters que la candidata X(2370) ha sido observada con 11.7 sigmas y tiene la paridad de una glubola pseudoescalar 0⁻⁺ con 10.1 sigmas; además, tiene una masa de 2395 ±11(stat) ⁺²⁶₋₉₄(syst) MeV/c² y una anchura 188⁺¹⁸₋₁₇(stat) ⁺¹²⁴₋₃₃(syst)  MeV. En los datos recolectados por el detector BESIII se ha analizado la desintegración de (10.09 ± 0.04) × 10⁹  mesones J/ψ mediante J/ψ → γ X(2370), con X(2370) → f₀(980) η′, y f₀(980) → K⁰_SK⁰_S, es decir, un fotón y seis piones, cuya tasa de desintegración es BR = (1.31 ±0.22(stat) ^+2.85_−0.84(syst))×10⁻⁵. Siendo lo más relevante que se ha confirmado que es una resonancia pseudoescalar 0⁻⁺, como predice la teoría. Por desgracia, aún no se puede afirmar que X(2370) sea la glubola pseudoescalar que parece ser (recuerda que «si parece un pato, nada como un pato, y grazna como un pato, entonces quizás sea un pato», pero en física de partículas aún no se puede asegurar).

BESIII (Beijing Spectrometer III) es un colisionador circular electrón-positrón con una circunferencia de 240 metros que alcanza energías en el centro de masas entre 2.00 y 4.63 GeV. Ajustando dicha energía puede estudiar en detalle la física de hadrones exóticos y sus resonancias. En concreto, la observación de la resonancia X(2370) en BESIII alcanzó 6.4 sigmas en el año 2011, cuando se interpretó como candidata a la glubola pseudoescalar de menor masa. En el año 2020, BESIII alcanzó 8.3 sigmas, con lo que se anunció que se había observado por primera vez una glubola pseudoescalar. Pero faltaba por confirmar que su momento angular fuera 0⁻⁺ como predice la teoría. Ahora se ha logrado dicho hito, pero no es suficiente. Para afirmar que ha descubierto esta glubola hay que confirmar que sus canales principales de desintegración son los que predice la teoría. Esto requiere un estudio detallado de esta glubola, lo que podría exigir varios lustros de toma de datos (BESIII tomará datos hasta ∼2035). El artículo es BESIII Collaboration, «Determination of Spin-Parity Quantum Numbers of X(2370) as 0⁻⁺ from J/ψ→γK⁰_SK⁰_Sη′,» Physical Review Letters 132: 181901 (02 May 2024), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.181901, arXiv:2312.05324 [hep-ex] (08 Dec 2023); también he citado a BESIII Collaboration, «Observation of X(2370) and search for X(2120) in J/ψ→γKKη′,» The European Physical Journal C 80: 746, (17 Aug 2020), doi: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-8078-4; BESIII Collaboration, «Confirmation of the X(1835) and Observation of the Resonances X(2120) and X(2370) in J/ψ→γπ⁺π⁻η′,» Physical Review Letters 106: 072002 (16 Feb 2011), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.072002.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Gabriel Osorio pregunta: «En una noticia reciente decían que el brillo de la plasmásfera se confunde con las auroras». Responde Héctor que la plasmásfera está sobre el ecuador de la Tierra y se tendría que ver como una luz rojiza en dirección hacia el sur. Pero la luz rojiza de las auroras se observa en dirección hacia el norte; además, cuadran los números para la distancia a la que se ha observado el techo rojizo de la aurora. Por cierto, destaca que el color rojizo tiene relevancia histórica, ya que al ser del color de la sangre fue algo que se asoció a desgracias y fue documentado en su época.

Néstor Martínez pregunta: «¿Por qué el Sol tiene ciclo de 11 años?» Héctor responde que la respuesta es complicada. La magnetohidrodinámica solar es muy lineal y no tenemos simulaciones detalladas que lo expliquen. Pero los cálculos más sencillos muestran una oscilación entre un campo poloidal (norte-sur) y otro toroidal (este-oeste) con el Sol oscilando entre ambos por la rotación diferencial (el ecuador rota más rápido que los polos) y por efecto de la convección (que ocupa el 25 % exterior del radio solar). Las diferencias de velocidad entre ambos procesos establecen el periodo de oscilación del ciclo. Las escalas de estos movimientos son responsables del ciclo 11 años. Se conocen estrellas que rotan más rápido porque tienen estos ciclos más breves.

Fernando F. Saiz pregunta: «¿Este máximo solar es especialmente intenso?» Héctor dice que no lo parece, parece un ciclo normal. Hace cuatro ciclos eran altos, hace dos eran bajos, y el actual parece intermedio.

Cristina Hernández García​​ pregunta: «La QCD no tendrá una escala de energía, pero las fluctuaciones del vacío sí, debido a la relación energía-tiempo. ¿Y si el truco está en el tiempo que tarda en hadronizar un gluón?» Contesto que no hay una escala de energía asociada a la relación de indeterminación de Heisenberg para la duración de un cambio en energía. Además, el tiempo de hadronización es muy corto, del orden de 10⁻²⁴ segundos (unas diez veces la vida media del quark top, el único que no hadroniza). La relación de Heisenberg es Δ𝐸 Δ𝑡 ≥ ℏ/2 ~ 3 × 10⁻¹⁶ eV s, por lo que para una fluctuación del vacío con una energía de GeV ~ 2 × 10⁹ eV resulta una duración de 1.5 × 10⁻²⁵ segundos, comparable a la del quark top y, por tanto, menor que la de hadronización.

¡Que disfrutes del podcast!