Construyendo grandes máquinas de ensueño y uno mismo

Lo primero de esta semana, una historia sobre un constructor de las máquinas más grandes. El productor Kevin McLean habla con el redactor Adrian Cho sobre el padre de Adrian y su otro bebé: un sincrotrón de rayos X.

A continuación en este episodio, una mirada a los paisajes autoorganizados. La presentadora Sarah Crespi y Chi Xu, profesora de ecología en la Universidad de Nanjing, hablan sobre un artículo de Science Advances sobre cómo la resiliencia en un ecosistema puede provenir de la interacción de una planta y las grietas en el suelo.

Finalmente, en un segmento patrocinado por Science/AAAS Custom Publishing Office, Jackie Oberst, editora asistente de publicación personalizada, analiza los desafíos que enfrentan los investigadores al principio de su carrera y cómo la financiación específica para este grupo puede permitir su éxito futuro. Ella habla con Gary Michelson, fundador y copresidente de Michelson Philanthropies y Aleksandar Obradovic, el ganador del gran premio de este año del premio anual Michelson Philanthropies and Science Prize for Immunology.

El episodio de esta semana fue producido con la ayuda de Podigy.

Acerca del Podcast de Ciencias

TRANSCRIPCIÓN

0:00:05.7 Sarah Crespi: Este es el podcast de ciencia del 5 de mayo de 2023. Soy Sarah Crespi. Lo primero de esta semana, una historia sobre un constructor de las máquinas más grandes. El productor Kevin McLean habla con el escritor de noticias Adrian Cho sobre el padre de Adrian y su otro bebé y el sincrotrón de rayos X. A continuación, echamos un vistazo a los paisajes autoorganizados. Chi Xu analiza cómo le está yendo a la Playa Roja de China en condiciones cada vez más secas y cómo la resiliencia de este ecosistema se ve fortalecida por las grietas en el suelo. Finalmente, en un segmento patrocinado por nuestra oficina de publicación personalizada, el editor asistente de Custom Publishing, Jackie Oberst habla con Gary Michelson, fundador y copresidente de Michelson Philanthropies. Y Aleksandar Obradovic, ganador del gran premio de este año del Premio Michelson de Filantropía y Ciencias para Inmunología.

0:01:00.0 Kevin McLean: En física, la recopilación de datos es un gran esfuerzo. Los investigadores construyen máquinas gigantes como aceleradores de partículas, a menudo allanando nuevos caminos y haciendo cosas por primera vez. Miles de científicos usan estas instalaciones para hacer nuevos descubrimientos, pero con el tiempo, quedan obsoletas y necesitan ser actualizadas. El escritor del personal, Adrian Cho, está aquí hoy con una historia que es a la vez un informe sobre la reconstrucción de la fuente de fotones avanzada en el Laboratorio Nacional de Argonne, pero también un ensayo personal sobre el trabajo que hizo su difunto padre, diseñando y construyendo esta máquina científica masiva. en su forma original. Adrian, bienvenido de nuevo al podcast de Ciencias.

0:01:39.0 Adrián Cho: Gracias, Kevin. Es agradable estar aquí.

0:01:41.2 KM: Genial. Bueno, primero hablemos de la Fuente Avanzada de Fotones o APS, supongo que como se llama. Este es un acelerador de partículas en Argonne National Lab en Illinois. Pero, ¿qué hace exactamente esta máquina?

0:01:55.5 AC: La respuesta muy corta, la respuesta de una oración es que es una fuente de rayos X que produce haces de rayos X de muy, muy alta intensidad, muy estables y muy puros para toda la ciencia. Para que pueda desbloquear las estructuras de las proteínas, puede observar las estructuras atómicas de los materiales, las grietas en los materiales de construcción y los motores, las palas de las turbinas, lo que sea. Si se trata de materia a escala atómica, probablemente haya alguna forma de estudiarla con rayos X. Siguen siendo la forma principal de ver la estructura atómica de la materia. Pero en un poco más de profundidad, lo que es esto, lo que es el APS, es un acelerador en forma de anillo de 1,1 kilómetros de largo que se conoce técnicamente como un anillo de almacenamiento. Es una especie de sincrotrón si la gente puede haber escuchado esa palabra antes. Esencialmente, lo que sucede es que toma un haz de electrones, los acelera a alta energía y los envía alrededor de este anillo, y giran alrededor del anillo unas 300 000 veces por segundo porque viajan esencialmente a la velocidad de la luz.

0:03:05.1 AC: Y es una parte muy básica de la física que si tienes una partícula cargada como un electrón y su camino se desvía, irradiará. Entonces, a medida que estos electrones giran zumbando alrededor del anillo, irradian rayos X, y de esta manera se puede crear una fuente de rayos X muy intensa. Y una forma de pensar en ello, que en realidad no es tan mala, es que si tomas una toallita húmeda y la giras desde una esquina, se desprenderán gotas de agua. Y sucede algo similar a medida que los electrones giran, irradian estos rayos X que salen tangencialmente del anillo y entran en estos tubos de haz de rayos X y están conectados, creo que tienen 68 estaciones experimentales alrededor. el anillo. Y así, durante los últimos 27 años, este anillo ha producido algunos de los haces de rayos X más brillantes del mundo y han hecho de todo con él.

0:04:02.3 KM: Entonces esos rayos X que están usando ahora, esos rayos X están haciendo lo que piensas, con... Un rayo X serviría, donde está tomando imágenes diferentes tipos de cosas y descubrir cómo se ven las cosas o qué, ¿cómo se usa eso?

0:04:16.1 AC: Eso es más o menos, una máquina en el consultorio de un dentista o en un consultorio médico, que funciona simplemente lanzando una carga eléctrica, un montón de electrones en una pieza de metal. Y cuando se detienen, irradian rayos X. Y puedes obtener muchos rayos X de esa manera, pero no puedes obtener nada... [risas] Los rayos X que obtienes de una de estas máquinas, cierto, que vienen en estos diminutos haces diminutos que son increíblemente intensos. Ahora, cuando piensas en hacerte una radiografía médica, solo estás obteniendo una imagen, ¿verdad? Si coloca su mano debajo de la máquina, esencialmente lo que ve, porque los rayos X no atraviesan tan bien el hueso, la imagen es solo la sombra de los huesos. Pero los rayos X pueden hacer cosas mucho más sutiles y complicadas. Si la longitud de onda de los rayos X es lo suficientemente corta como lo es en la fuente de fotones avanzada, lo que sucede es que los rayos X se dispersarán en diferentes planos de átomos en un cristal.

0:05:09.2 AC: Se puede pensar en el cristal como planos de átomos apilados. Y los rayos X se dispersarán de esos planos de una manera que te permitirá retroceder la estructura cristalina, y eso se llama difracción. Y esa es una herramienta increíblemente poderosa. Y, sorprendentemente, se ha demostrado que es realmente bueno para determinar las estructuras de proteínas y biomoléculas. Por ejemplo, la APS ayudó a descifrar la estructura del COVID-19, el virus que causa el COVID-19. Ayudó a desarrollar Paxlovid, ha estado involucrado en la determinación de 35.000 estructuras de proteínas. Entonces, sí, es más que imágenes, pero sí, estos son haces de rayos X tremendamente intensos.

0:05:51.6 KM: Bien. Así que ahora están en el proceso de actualizar el sistema. ¿Qué implicará eso exactamente y cuánto tiempo llevará?

0:06:00.7 AC: Implicará una reconstrucción completa de la máquina que era el bebé de mi padre. Esta es la cosa en la que mi padre trabajó durante mucho tiempo. Básicamente, lo que sucederá es que todo el acelerador, a excepción de algunas partes clave, todo el anillo saldrá y será reemplazado por un nuevo diseño, que hará que este diminuto haz de electrones sea aún más pequeño. Y eso producirá un aumento de 500 veces en el brillo de estos rayos X, lo que permitirá todo tipo de cosas nuevas. ¿Bien? Volvamos al ejemplo del que hablábamos, la estructura de las proteínas. Ya puedes usar cristales realmente pequeños y obtener una estructura de una máquina como el APS, pero podrás hacerlo aún más pequeño porque los rayos X serán 500 veces más intensos. Así que eso es lo que están haciendo. Básicamente están tomando esta máquina que construyó mi papá, y la van a sacar. Se derretirán muchas piezas, y lo reemplazarán con un diseño completamente nuevo, que en realidad tienen en un almacén, y está listo para funcionar, y todo sucederá en un año.

0:07:05.6 KM: Dios mío. Bueno. Así que... lo mencionaste, la actualización de la máquina y es realmente todo este desmantelamiento, pero también escribiste sobre esto desde un ángulo muy personal porque, como dijiste, era el bebé de tu padre. ¿Cuál fue realmente su papel en la construcción del sistema APS original?

0:07:28.1 AC: Mi padre, Yanglai Cho, era físico de aceleradores en Argonne. Pasó toda su carrera allí y dirigió este pequeño grupo que escribió el informe de diseño conceptual que finalmente se convirtió en el APS. Así que estaba en la planta baja. Mi papá, un tipo llamado Gopal Shenoy, que era un científico de materiales que analizó y desarrolló el caso científico de lo que podría hacer la máquina. Y alrededor de una docena de personas, a partir de 1983, comenzaron a empujar al laboratorio para construir esta máquina. Y lo interesante de esto fue que había habido este informe, una especie de informe de alto nivel que decía que Estados Unidos debería impulsar esta máquina. Creo que tenía 18 años cuando se inició en esto en serio. Argonne tenía una especie de... Estaba en una especie de calma, porque habían cerrado su principal acelerador de partículas en 1979 porque toda la acción se había trasladado al Fermilab.

0:08:24.5 AC: Pero mi papá era un tipo muy decidido, y se dio cuenta de esta oportunidad y reunió a este grupo y comenzó a presionar al laboratorio para tratar de construir esta máquina para que el DOE se la diera a Argonne. Así que trabajó en el diseño conceptual, que era el diseño original, especificó los parámetros, más o menos, del acelerador, los parámetros del edificio, todo tipo de cosas. Y definitivamente no fue la única persona involucrada en esto [risas], pero estaba en el nivel del suelo. Entonces, mi papá falleció en 2015. Había estado bastante enfermo en los últimos años de su vida. Había tenido un par de golpes. Pero debo admitir que, después de la muerte de mi padre, pensé en esta máquina como su legado, y fue un consuelo pensar que la máquina siguió viva, incluso si él ya no estaba. Y como sucede con estas cosas ahora, la máquina misma se habrá ido. ¿Bien? Entonces, la instalación seguirá allí, pero este acelerador en el que pensó tanto y ocupó gran parte de su tiempo, lo desmontarán y luego lo reemplazarán.

0:09:30.7 KM: Ha escrito mucho sobre física a lo largo de su carrera y está familiarizado con esta instalación de diferentes maneras, tanto a nivel profesional como personal. Debe haber sido una experiencia interesante contar esta historia, pero ¿qué fue lo que te sorprendió? ¿Algo en lo que no hayas pensado antes?

0:09:47.8 AC: He trabajado como escritor científico durante más de 20 años y he escrito sobre muchos proyectos importantes porque la física involucra muchos proyectos importantes. Lo que realmente espero que este pequeño ensayo transmita es el tipo de naturaleza peculiar de ser un constructor de máquinas porque es muy diferente a ser un usuario de una de estas instalaciones. ¿Bien? Y el APS atiende a algo así como 5700 científicos individuales cada año, ¿verdad? Así que hay literalmente miles de personas que dependen de esta fuente de rayos X para hacer todo tipo de cosas. Hay un grupo mucho más pequeño de personas que diseñan y construyen estas cosas. Y es realmente como... Quiero decir, nunca he construido nada, así que no puedo decir nada de esto por experiencia propia, pero hay este tipo de conjunto de habilidades especiales, ¿verdad? Eso está involucrado en concebir una gran máquina científica y luego ejecutarla.

0:10:46.8 AC: Y hay estas habilidades que tienes que tener que no son exactamente las mismas que tienes que tener para ser un usuario de una de estas instalaciones. Entonces, por ejemplo, una de las cosas de las que me he dado cuenta a lo largo de los años es que si quieres construir una de estas instalaciones y eres el diseñador y vas a proponer una de estas cosas, que es en En algún nivel, el informe de diseño conceptual desarrolla una idea general y dice, está bien, aquí hay algo que podemos construir. ¿Bien? No es un diseño de ingeniería detallado, pero es suficiente para juzgar realmente el proyecto. Si vas a hacer esto, obviamente no puedes diseñar algo que sea tan fantásticamente ambicioso que no tengas ninguna esperanza de construirlo. ¿Bien? Quiero decir, y tienes que construirlo por una cantidad fija de dinero en una cantidad fija de tiempo.

0:11:36.1 AC: Así que no puedes... No puedes simplemente dejar volar tu imaginación. Pero la otra cara de la moneda es que tampoco se puede ser demasiado conservador. Porque si eres demasiado conservador, nadie lo construirá porque básicamente estarás reproduciendo algo que ya tienes. ¿Bien? Quiero decir, si sabe con un 100 % de certeza que funcionará, cuando esté diseñando el diseño conceptual, probablemente no esté presionando lo suficiente porque la única forma de estar 100 % seguro es si ya lo ha hecho. construyó algo así. Entonces, las personas que construyen estas máquinas siempre están trabajando en este equilibrio en el que intentan proponer algo que hace algo nuevo, pero no es tan descabellado como para no poder lograrlo a tiempo y dentro del presupuesto.

0:12:17.6 KM: Sí. Parece que este equilibrio es simplemente increíble entre una tonelada de conocimiento pero también mucho optimismo como escribiste sobre... Y también practicidad y realismo también. Realmente se siente como un equilibrio increíble que una persona debe tener para tener ese papel.

0:12:34.1 AC: Creo que es un conjunto de habilidades diferente al de ser un científico. Quiero decir, no hay nada en contra de ser un usuario de una de estas instalaciones, pero construir algo es este tipo de mentalidad diferente. Entonces es muy interesante porque mi papá era un inmigrante, vino a los Estados Unidos cuando tenía 24 años. Mi papá tenía una discapacidad. Había tenido polio cuando era un niño. Así que caminaba con una cojera muy mala y no podía correr. Tenía un temperamento realmente feroz, [risas]

0:13:05.3 AC: Mi padre era un tipo que creo que, en gran parte del curso de la vida normal, era un poco extraño. Debido a que había una barrera cultural, existía este problema con una discapacidad obvia. La mayor parte del tiempo, parecía ser una especie de clavija cuadrada en un agujero redondo. Pero lo que fue fascinante para mí, a medida que crecí, aprendí cómo la gente construye estas máquinas, y lo que implica, es que mirando hacia atrás, es realmente interesante que en este mundo donde las cosas tienen que hacerse simplemente Por lo tanto, y debe hacerse a tiempo y dentro del presupuesto, un tipo con la actitud imperiosa de mi padre no solo podría encontrar un lugar sino que podría prosperar en parte debido a este tipo de actitud. Quiero decir, las personas que construyen máquinas, por lo que puedo decir, tienen una verdadera actitud de ponerse o callarse, porque estas cosas tienen que hacerse, y tienen que hacerse a tiempo, y hay que hacerlo con un presupuesto. Y así, si tienes una mala idea, aparentemente, te la dirán sin rodeos. Así que es un poco... Por lo que puedo decir, un poco una profesión a puño limpio, pero de alguna manera era perfecto para él. Se las arregló para prosperar realmente en este tipo de partes inusuales de la ciencia, y luego es una parte increíblemente importante de la ciencia. Mientras esta máquina, cuando comienza esta reconstrucción, he estado pensando mucho en mi papá, pero también en lo que implica construir estas grandes máquinas.

0:14:37.4 KM: ¿Tienes idea de lo que pensaría tu padre sobre esta actualización y lo que sucederá a continuación y todo eso?

0:14:45.2 AC: Él sería el primero en decir: "Está bien, la máquina ha existido durante 27 años y la tecnología ha avanzado. Así que tenemos que cambiar". No era un tipo sentimental. Si una máquina había cumplido su propósito y era el momento de actualizarla, él estaría por todas partes. Quiero decir, estos tipos de constructores de máquinas, no son un grupo sentimental. Quiero decir, mirarán una máquina y dirán, sí, esa máquina lo hizo muy bien, pero no lo hizo muy bien. Y deberían haberlo hecho mejor en eso.

0:15:11.0 KM: Parece que él también diría que es hora.

0:15:13.9 AC: Oh, sí, absolutamente. No miró hacia atrás. No era un tipo que fuera... Especialmente cuando se trataba de su trabajo, no se iba a poner sentimental con la máquina. Él estaría justo allí queriendo hacerlo tan bien como fuera posible.

0:15:27.3 KM: Genial. Bueno, muchas gracias, Adrián.

0:15:29.4 AC: Oh, es un placer, Kevin. Gracias por tomarse el tiempo.

0:15:31.8 KM: Absolutamente. Adrian Cho es redactor de noticias del personal de Science, puede encontrar un enlace a la historia que discutimos en science.org/podcast.

0:15:40.1 SC: Estén atentos a mi conversación con Chi Xu sobre el plan que pinta de rojo las playas rojas de China y cómo estas diminutas plantas suculentas mantienen un punto de apoyo durante una época de crecientes sequías.

[música]

0:16:00.4 SC: Se pueden encontrar muchos patrones en la naturaleza, desde rayas en un gato hasta espirales en la cabeza de un helecho en crecimiento. Y estos patrones a menudo se pueden describir usando modelos y matemáticas. A un nivel más amplio, podemos ver patrones en el paisaje, como círculos de hadas y pastizales o grietas en la cubierta de árboles en un bosque cuando las copas de los árboles se resisten a tocarse. Esta manipulación del espacio por la interacción de las cosas biológicas y la tierra misma se llama autoorganización espacial. También se puede describir a través de modelos y puede ayudarnos a detectar cambios en los ecosistemas a lo largo del tiempo. Esta semana en Science Advances, Chi Xu y sus colegas escribieron sobre la autoorganización espacial en una marisma salada costera en el norte de China llamada Red Beach. Bienvenido al podcast de ciencia, Chi Xu.

0:16:46.9 Chi Xu: Gracias por recibirme.

0:16:48.5 SC: ¿Por qué no empiezas con solo una descripción de este paisaje de este lugar?

0:16:53.8 CX: Estudiamos el paisaje costero de marismas saladas en el delta del río Amarillo en el norte de China. Este es un ecosistema típico de marismas saladas en el norte de China y se puede encontrar en muchos lugares en todo el mundo.

0:17:08.7 SC: ¿Qué aspecto tiene, qué lo hace especial?

0:17:11.2 CX: Este paisaje lo domina una planta llamada suaeda salsa. Llamémoslo simplemente suaeda o seepweed. Es una especie suculenta tolerante a la sal en muchas regiones costeras de todo el mundo. Este tipo de suculenta puede dominar paisajes masivos de marismas. De otoño a invierno, se vuelven rojas como las hojas de arce. Así que puedes imaginar durante ese tiempo que todos los paisajes costeros se vuelven rojizos, que en China los llamamos playa roja. No es solo una atracción turística, sino también un punto de acceso a la biodiversidad. Cada año, decenas de miles de aves migratorias que viajan entre Siberia y Australia utilizan las playas rojas como una importante escala para su descanso o suministro de alimentos. Es un ecosistema bastante importante.

0:18:05.7 SC: Así que Red Beach es en realidad una marisma salada y la alga, digo la alga, no la alga, la alga es esta suculenta planta terrestre que cambia todo el ecosistema, este hermoso rojo brillante durante ciertos momentos del año. En lo que te enfocas aquí es en la interacción entre las algas, estas plantas rojas y el suelo durante los tiempos secos. Como mencionamos, esta es una marisma salada, por lo que generalmente hay mucha agua salada y salada alrededor, pero cuando se seca, el paisaje se ve muy diferente.

0:18:39.7 CX: Hemos estado trabajando en estos sitios durante años durante décadas. Lo que estudiamos se reduce a la cuestión o fenómeno denominado autoorganización espacial. En la naturaleza, a menudo podemos encontrar otros patrones espaciales, pueden ser manchas, rayas, círculos, laberintos u otras formas irregulares. Por ejemplo, en las tierras secas de África y Australia, la gente ha encontrado arbusto de tigre, que es una vegetación arbustiva que presenta patrones especiales que se asemejan a las rayas de los tigres. Y aunque estos patrones son fascinantes, una pregunta natural es cómo surgen los patrones regulares. Bueno, no están hechos por humanos o extraterrestres. [risa]

0:19:23.0 CX: En cambio, pueden surgir espontáneamente cuando se cumplen determinadas condiciones. A este proceso espontáneo lo llamamos autoorganización espacial. A veces, los patrones de autoorganización espacial son tan únicos que pueden transmitir señales importantes. De modo que podemos comparar los patrones observados con la contraparte derivada de modelos informáticos para comprender cómo se desarrolla el ecosistema, cómo funciona o cómo responde al cambio climático. Ahora, los científicos han revisado el mecanismo subyacente a muchos, muchos sistemas espaciales autoorganizados. En muchos casos, la autoorganización espacial se desencadena por procesos biológicos como la competencia y la facilitación entre plantas. Pero a veces parece que los patrones de autoorganización también pueden surgir sin la participación de organismos. Ejemplos que son familiares para la mayoría de las personas serían como ondas de arena, dunas o grietas de lodo. Mudcracks es lo que estamos estudiando ahora. [risita]

0:20:33.3 SC: Sí.

0:20:34.6 CX: Entonces los llamamos autoorganización física.

0:20:38.5 SC: Entonces no existe esta interacción en la que algo sucede con la planta, afecta la tierra, la tierra responde, la planta la empuja hacia adelante.

0:20:47.1 CX: Exactamente.

0:20:47.8 SC: Versus más lo físico sucede primero.

0:20:51.4 CX: Entonces, este tipo de autoorganización física, generalmente lo estudian los geólogos o geógrafos, pero ahora los ecologistas también estamos interesados ​​en ellos. Queremos entender cómo la autoorganización física está vinculada con los ecosistemas. ¿Este tipo de procesos afectará la estructura, la dinámica y el funcionamiento de los ecosistemas, especialmente cuando se trata de grandes preguntas como el cambio climático? Entonces estas son preguntas todavía abiertas, estas son preguntas nuevas y esta es la motivación esencial de este trabajo.

0:21:28.9 SC: Cuando miras una vista aérea de esta región, es simplemente increíble. Ves estos bancos rojos de plantas atravesados ​​por estuarios, pequeños arroyos, es océano y marcha y rojo. Simplemente se ve increíble y muy exuberante. Entonces, ¿qué provoca exactamente el lodo agrietado del que estamos hablando aquí en Red Beach?

0:21:50.2 CX: Sequía intensa en primavera o en verano. Especialmente cuando en los últimos años sabemos que las olas de calor golpean con frecuencia todo el hemisferio norte, estas grietas son cada vez más frecuentes.

0:22:06.5 SC: ¿Cómo se relacionan con las algas y las plantas rojas?

0:22:10.7 CX: Ah, sí. Esto es...

[risa]

0:22:13.3 CX: Esta es una pregunta interesante. Básicamente, hemos visto que después de la sequía, aparecen grietas por toda la marisma, y ​​presentan formas poligonales regulares, lo que es un signo típico de autoorganización espacial. Si bien esta sequía puede... Mientras tanto, pueden matar la mayoría de las plantas en todo el paisaje. Pero después de un par de semanas, cuando aparecen las grietas, las plantas vuelven. Están creciendo fuera de las grietas y, después de eso, la vegetación de las marismas puede recuperarse muy rápidamente en todo el paisaje. Entonces, en la primera etapa de este proceso, podemos ver que las plantas de algas crecen fuera de las grietas y están casi completamente asociadas con las grietas. Así que es una pregunta bastante interesante. Comenzamos a reflexionar, bueno, tal vez este agrietamiento de lodo autoorganizado puede desempeñar un papel importante en el mantenimiento del ecosistema.

0:23:19.1 SC: Vi en el periódico que hay como una serie de imágenes y ves las grietas y luego ves estas como pequeñas... Los pequeños comienzos de las plantas subiendo y luego ves como se va formando el patrón. oculto. Pero eso fue muy importante desde el principio para la colonización de las plantas. ¿Qué intentaste descifrar con tu investigación?

0:23:37.5 CX: Diseñamos un par de experimentos de campo. La idea general es que el experimento de campo manipulativo nos permitió observar la interacción entre las plantas y las grietas. Puedo dar un par de ejemplos si no te importa. [risita]

0:23:52.9 SC: Eso sería genial. Sí.

0:23:54.0 CX: De acuerdo. Por ejemplo, trasplantamos la maleza en áreas con o sin grietas para ver cómo las grietas afectan la supervivencia y el crecimiento de las plantas. Y puede imaginarse si en las áreas con grietas, la alga trasplantada puede crecer mejor, significa que las grietas son buenas para la planta. [risita] Además, llevamos los suelos dentro y fuera de las grietas al laboratorio. Y después de un par de semanas, contamos cuántas plántulas pueden generar a partir de ellas. Básicamente, de esta manera comprobamos si las grietas pueden capturar más semillas. Están actuando como trampas. Y cuando las grietas están ahí, atrapa muchas semillas y permite que las semillas germinen. Pero en el campo no podemos decirlo. Tenemos que llevar la tierra al laboratorio y esperar. [risita]

0:24:46.9 SC: ¿Qué tenía de diferente el suelo en las grietas? ¿Es más rico en algunos nutrientes? ¿Es más húmedo?

0:24:52.5 CX: Lo primero es que es más suave, contiene más agua y es menos salado. Es más adecuado para que las plantas crezcan. La alga es tolerante a la sal, también, menos sal es... es mejor.

0:25:05.1 SC: Es preferible. Sí. También hiciste algunos modelos en este estudio. ¿Cuáles fueron algunas de las variables que estabas viendo allí?

0:25:12.4 CX: Tenemos la intuición de estos mecanismos subyacentes de que las plantas y las grietas pueden tener una retroalimentación positiva. A la planta le gustan las grietas ya las grietas también le gustan las plantas.

[risita]

0:25:26.2 CX: Así que básicamente eso es todo. Y ponemos estos mecanismos de interacción en nuestro modelo para que podamos obtener los parámetros de los modelos de las observaciones de campo o del experimento de campo que mencioné anteriormente. Queremos ver si este modelo puede reinventar, por así decirlo, reinventar todo el patrón espacial. Y lo que nos sorprendió es que, bueno, este es un modelo muy simple, pero hace un muy buen trabajo reflejando el patrón espacial, reinventó el patrón espacial regular, las grietas blandas y la vegetación casi a la perfección. Así que estamos pensando, bueno, es posible que estemos... Tal vez estemos cerca de la verdad.

0:26:14.9 SC: Sí. Entonces a las plantas les gustan las grietas porque tienen mejor suelo o menor salinidad, más humedad. Ayudan a que las plantas crezcan, y las grietas [se ríen] como las plantas porque refuerzan las grietas y las mantienen en su lugar. ¿Cómo va a reaccionar ese sistema que describiste aquí con el cambio climático? Supongo que vamos a ver un clima más variable en la región, así que tal vez más sequías o sequías más fuertes, solo grandes cambios por venir.

0:26:44.0 CX: Sí, es una pregunta difícil. Especialmente lo que estamos viendo es un sistema a gran escala y también la dinámica, la respuesta del sistema al cambio climático ocurre a una escala de tiempo más larga, por así decirlo. Así que no es como el experimento de campo que hicimos, pero lo bueno es que tenemos esta herramienta modelo y estamos usando este modelo para estudiar cómo esta fisura autoorganizada físicamente puede afectar la resistencia del ecosistema a la sequía. Básicamente, en el modelo, podemos aumentar las sequías paso a paso. Y descubrimos que cuando se alcanza cierto umbral crítico, todo el ecosistema colapsa.

0:27:33.3 SC: Sí.

0:27:34.7 CX: Pero la presencia de grietas de lodo puede ayudar al ecosistema a resistir la sequía. En otras palabras, cuando la sequía se intensifica, este ecosistema colapsa, pero las grietas de lodo pueden hacer que el colapso solo ocurra a mayor nivel de sequía, a sequías más fuertes.

0:27:51.0 SC: Así que las grietas de barro proporcionan este amortiguador. Entonces las grietas se vuelven más severas, las plantas tienen un poco más de apoyo.

0:27:58.4 CX: Exactamente.

0:28:00.4 SC: Y eso ayuda al paisaje al menos hasta cierto punto crítico, y luego es demasiado y demasiado malo. Es una historia compleja. Es un espacio grande. Hay muchas capas de interacciones. Es realmente interesante.

0:28:13.1 CX: Exactamente. Eso es lo que hacemos los ecologistas. [risita]

0:28:19.6 SC: Sí. [Risas] Muy cierto. Muchas gracias Chi.

0:28:23.4 CX: Sí, gracias.

0:28:23.9 SC: Chi Xu es profesor de ecología en la Universidad de Nanjing. Puede encontrar nuestro enlace al artículo de Science Advances que discutimos en science.org/podcast. El siguiente es un segmento patrocinado de nuestra oficina de Publicaciones personalizadas, presentado por el Premio Michelson Philanthropies & Science para Inmunología.

[música]

0:28:48.4 Jackie Oberst: Hola a nuestros oyentes de podcasts y bienvenidos a esta entrevista patrocinada por la Oficina de publicaciones personalizadas de Science AAAS y presentada por Michelson Philanthropies. Mi nombre es Jackie Oberst y soy editor asistente de Custom Publishing and Science. Hoy hablaremos sobre inmunología, enfermedades y cómo la financiación de los primeros investigadores puede marcar la diferencia. El sistema inmunológico es lo que se encuentra en el límite entre la buena y la mala salud. Es parte del mecanismo de defensa del cuerpo en el que identifica y elimina estímulos dañinos y extraños, como traumatismos, invasión microbiana o compuestos nocivos, y comienza el proceso de curación. Sin embargo, cuando se activa y mantiene cronológicamente, puede provocar una lesión tisular progresiva y reducir la supervivencia. La inflamación crónica puede tener un efecto nocivo en el cuerpo y es un factor clave que causa casi todas las enfermedades degenerativas crónicas. La Organización Mundial de la Salud clasifica la enfermedad inflamatoria crónica como la mayor amenaza para la salud humana en todo el mundo. Tres de cada cinco personas mueren a causa de enfermedades inflamatorias crónicas, como accidentes cerebrovasculares, enfermedades respiratorias crónicas, trastornos cardíacos, cáncer, obesidad, diabetes y artritis, y enfermedades de las articulaciones. Mejorar estos resultados depende de la investigación transformadora en inmunología humana. En 2021, Michelson Philanthropies se asoció con Science para crear un premio anual para alentar y apoyar a los primeros investigadores en inmunología.

0:30:06.0 JO: El ganador del Gran Premio recibe 30.000 dólares estadounidenses y dos finalistas reciben 10.000 dólares estadounidenses cada uno según un ensayo que describa el trabajo que han realizado en los últimos tres años. Además del dinero del premio, el ensayo del ganador del gran premio se publica en línea e impreso en la revista Science. Estoy muy complacido de tener conmigo al Dr. Gary Michelson, fundador y copresidente de Michelson Philanthropies, y al Dr. Aleksandar Obradovic, ganador del gran Premio de Inmunología de Michelson Philanthropies & Science de este año. Gary y Aleksandar, muchas gracias por tomarse el tiempo para hablar conmigo hoy. Comencemos con el Dr. Obradovic. ¿Cuáles son algunos de los desafíos a los que se enfrentan los investigadores al principio de su carrera?

0:30:44.3 Dr. Aleksandar Obradovic: Establecer un laboratorio no es fácil. Reclutar postdoctorados, estudiantes graduados, estudiantes universitarios, construir una infraestructura, todo eso es mucho tiempo, mucho trabajo y mucho esfuerzo. Obtener subvenciones siempre es más difícil de hacer hasta que haya obtenido su primer par. Entonces, estoy agradecido y muy afortunado de haber tenido mucho apoyo institucional de mi departamento, de mis mentores, y también mucha infraestructura compartida, que me ha ayudado a enfrentar esos desafíos específicos. Otros desafíos se relacionan más específicamente conmigo en el sentido de que uso muchos sombreros. No soy solo un joven científico médico, por lo que estoy en medio de mi formación médica al mismo tiempo que estoy instalando este laboratorio. Más adelante en la carrera es cuando tiendes a tener más flexibilidad para construir tu propio horario. Tener que trabajar con un horario clínico que en gran medida está fuera de mi alcance ha sido un desafío, pero ha sido uno que he podido cumplir.

0:31:46.0 JO: Pasemos ahora al Dr. Michelson. ¿Doctor Michelson?

0:31:49.3 Dr. Gary Michelson: Entonces, en un ensayo escrito por Francis Collins en 2010, señaló que la edad promedio de un investigador que obtuvo una subvención RO1 por primera vez en la década de 1980 fue de 34 años. edad. Hoy se cumplen 44 años y ¿qué está pasando? ¿Adónde van esos 10 años? No puede obtener un R01 a menos que tenga una investigación subyacente que lo respalde. Es un catch-22. Si estás trabajando en el laboratorio de otra persona, no tienes la oportunidad de hacerlo. Si no puedes hacer eso, entonces estás trabajando en el laboratorio de otra persona. Lo que estamos haciendo es esto de la pubertad retrasada. Realmente tiene un costo tremendo, porque antes de esta era moderna de investigación, si miras a las personas que ganaron los premios Nobel en ciencias duras, la gran, gran mayoría de ellos tenían menos de 35 años cuando hicieron su trabajo seminal. trabajar. Nuestros premios estaban tratando de tomar medidas correctivas de varias maneras. Entonces sabemos que los NIH solo financian la investigación incremental. Y hay un gran dicho que dice que no puedes saltar un abismo en varios pasos pequeños. Entonces, lo que no están haciendo es que no están financiando investigaciones que salten, eso sería una investigación revolucionaria. Y eso es por naturaleza alto riesgo, alto retorno, alta tasa de fallas. Pero lo que tratamos de hacer es, en primer lugar, brindar oportunidades a los jóvenes investigadores menores de 35 años. Y buscamos deliberadamente tipos de investigación de alto riesgo y alto rendimiento.

0:33:21.8 JO: ¿Ha tenido éxito alguno de estos tipos de investigación de alto riesgo y alto rendimiento?

0:33:26.4 DM: Cada uno de ellos ha tenido éxito. No en la forma en que lo anticipamos originalmente, sino en el hecho de que regó los cursos, las trayectorias de las carreras de estas personas. Cada uno de ellos pudo obtener financiación independiente posterior a las subvenciones que les otorgamos.

0:33:43.7 JO: Gary, ¿qué tipo de jóvenes investigadores estás buscando?

0:33:47.0 DM: Nos gustaría que personas que no sean inmunólogas postulen a estos premios. Quiero que la gente se involucre en la ciencia computacional. Y este año, lo hicimos. Me gustaría encontrar a alguien que esté en ingeniería de proteínas, biología sintética. Me gustaría conseguir a alguien que esté en el microbioma. Realmente nos gustaría que las personas que no se consideran inmunólogos nos digan, esto es lo que estoy haciendo, pero creo que se relaciona con lo que les interesa. Ese es nuestro enfoque.

0:34:13.0 JO: Aleksandar, ¿podría explicarme el ensayo que envió sobre su investigación que resultó en el gran premio?

0:34:17.5 DO: El enfoque central de mi ensayo es la inmunoterapia de precisión y la idea de poder brindar eso, ideando un paradigma sobre cómo brindar eso. El objetivo general de mi trabajo de investigación ha sido aprovechar y desarrollar nuevas herramientas para una mejor comprensión y un mejor perfil del microambiente inmunitario de los tumores y comprender específicamente cuáles son los mecanismos de resistencia a la inmunoterapia de punto de control. Las principales herramientas que he estado desarrollando y en las que he estado trabajando son herramientas para transformar los datos de expresión génica en una inferencia de qué proteínas reguladoras están activas a nivel celular individual. Eso me da una mejor resolución de cuáles son los tipos de células que hay. Eso me da también objetivos potenciales para la terapia. Entonces, una vez que entiendo los mecanismos y las células que son responsables de la resistencia al tratamiento en diferentes tipos de tumores y en diferentes pacientes, el próximo paso en el que ya he estado trabajando y en el que sigo trabajando es emparejar esos mecanismos de resistencia con tratamientos combinados. ayudar a vencer esa resistencia. Y esa inmunoterapia combinada, esa inmunoterapia combinada personalizada es realmente un concepto emocionante. Es un concepto que me entusiasma mucho, que creo que tiene el potencial de tener un impacto terapéutico significativo. Porque muchas de estas combinaciones no son necesariamente obvias, incluso las que han tenido éxito clínico.

0:35:49.3 JO: Esta pregunta siempre es una de mis favoritas para hacerles a los premiados porque nunca sabes lo que van a decir. Aleksandar, ¿cómo hiciste para escribir este ensayo?

0:35:57.4 DO: Tengo un hijo de año y medio. Así que tenía alrededor de un año cuando estaba escribiendo este ensayo. Y entonces, volvía a casa de la clínica para cuidarlo, hacer la cena, la hora del baño, la rutina de la hora de acostarse. Y luego, después de todo eso, a partir de las 8:00 p. m. era cuando realmente estaría trabajando en mi trabajo de investigación. Y entonces tengo que escribir este ensayo. Tengo que empezar a escribir esto al menos con una semana de antelación porque tal vez sea una hora por noche. Así fue como se unió todo.

0:36:23.6 JO: Oh, Dios mío. Como dijiste antes, usas muchos sombreros. Aleksandar, ¿podría decirme cómo se le notificó que ganó este premio?

0:36:30.9 DO: Recibí un correo electrónico diciéndome, oye shhh, altamente confidencial, pero felicidades, has ganado. Yo estaba muy emocionado. No lo creí al principio. Yo estaba como, wow, eso es... Será mejor que espere hasta que ya no sea confidencial. ¿Y si cambian de opinión? Así que estaba muy, muy emocionado. Fue realmente un honor recibir ese correo electrónico. Seguí mirándolo durante un par de días después para asegurarme de que todavía estaba en mi bandeja de entrada y que no había sido enviado. De alguna manera. [risita]

0:36:55.3 JO: ¿Qué consejo le daría a aquellos que estén pensando en postularse para el premio del próximo año?

0:37:00.3 DO: Yo diría que cualquiera que sea la fase de tu carrera en la que te encuentres, incluso si estás muy temprano, como yo mismo estuve y soy, vale la pena postularte. Si tiene una historia que contar con su investigación, si tiene un trabajo emocionante que mostrar, y estoy seguro de que hay muchos, muchos que lo hacen, diría que siempre vale la pena postularse. Siempre vale la pena intentarlo porque nunca se sabe lo que va a ser reconocido.

0:37:18.6 JO: Para aquellos investigadores principiantes que estén pensando en solicitar el premio Michelson Philanthropies and Science Prize for Immunology, le daremos al Dr. Michelson la última palabra sobre lo que los jóvenes científicos pueden ganar con el premio.

0:37:28.9 DM: Bueno, en primer lugar, es la libertad. Incluso si fuera un investigador principal, que haría algo que no es incremental, no recibiría fondos. Te estamos dejando tomar tu gran idea y hacer lo que quieras y hacerlo a tu manera. ¿Y sabes qué? Al final del día, si no tiene éxito, nadie está descontento.

0:37:46.8 JO: Gary y Aleksandar, ha sido un verdadero placer hablar con ustedes. Te deseo la mejor de las suertes en tus esfuerzos. Gracias por estar con nosotros. Nuestro agradecimiento a Michelson Philanthropies por patrocinar esta entrevista. Para obtener más información sobre el Premio de Investigación Temprana y específicamente cómo presentar una solicitud, visite science.org/michelsonprize. Las solicitudes para el premio 2024 ya están abiertas y se aceptarán hasta el 1 de octubre. Este podcast ha sido editado y resumido por completo por Erica Burke, directora y editora sénior de Custom Publishing, y por mí, Jackie Oberst. Gracias por escuchar.

0:38:20.9 SC: Y eso concluye esta edición de Science Podcast. Si tiene algún comentario o sugerencia, escríbanos a sciencepodcast at aaas.org. Puede escuchar el programa en nuestro sitio web en science.org/podcast o buscar Science Magazine en cualquier aplicación de podcasting. Este programa fue editado por mí, Sarah Crespi y Kevin McLean con la ayuda de producción de Podigy. Jeffrey Cook compuso la música. En nombre de Science y su editor, AAAS, gracias por acompañarnos.