A Matemática por trás do Nobel de Química de 2017
Afirmar que a Matemática está em tudo não é uma forma de maximizar sua importância, mas constatar que a disciplina pode estar incorporada às outras sem qualquer prejuízo ao desenvolvimento científico. A Matemática tem sido grande aliada dos principais avanços tecnológicos do mundo.
Um exemplo recente é o Nobel de Química dado aos biofísicos Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson pelo “desenvolvimento da criomicroscopia eletrônica para a determinação em alta resolução da estrutura de biomoléculas numa solução”. Olhando de longe nem parece que a Matemática tem alguma relação com a descoberta que está levando a bioquímica a uma “nova era”. Mas o fato é que, sem ela, o trabalho dos pesquisadores não teria avançado.
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A matemática por trás do Nobel de Química de 2017
A criomicroscopia eletrônica permite determinar, em alta resolução, a imagem de biomoléculas. Assim, os cientistas conseguem parar as moléculas no meio de seu processo orgânico e entender o que está ocorrendo dentro delas. Desenvolvida em 2013 pelos ganhadores do Nobel, a técnica foi utilizada, até mesmo, para visualizar as estruturas presentes no vírus da zika, o que seria impossível com outras tecnologias.
Para obter imagens tão precisas é necessário contar com a ajuda de algoritmos “pesados”, capazes de interpretar os dados obtidos. A metodologia por trás da técnica envolve os Problemas Inversos, presentes em áreas de pesquisa como análise numérica, ciência da computação e otimização e que são estudados desde 2003 pelo Laboratório de Análise e Modelagem Matemática nas Ciências Aplicadas (LAMCA) do Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA).
Em 2003, o pesquisador Jorge Zubelli publicou artigo em parceria com Gabor Herman, colaborador do Nobel Joachim Frank, sobre os problemas de imagem de alta resolução para criomicroscopia, propondo uma classe de algoritmos a fim de gerar imagens com maior perfeição.
“O Prêmio Nobel tem um delay muito grande. Esta é uma pesquisa que já vem sendo feita há muitos anos. Até o pessoal reconhecer [os resultados], demora um pouco. Isso mostra a relevância da Matemática Aplicada na resolução dos chamados Problemas Inversos”, diz.
Zubelli afirma que o LAMCA segue os estudos na área. Ele explica como funciona a Matemática Aplicada na criomicroscopia. “As moléculas são colocadas dentro da água e rapidamente congeladas. (Os pesquisadores) mandam radiação nelas, que faz uma sombra da molécula na tela e/ou filme. Depois é feito um monte de divisões dessas sombras e a forma da molécula é reconstruída em uma imagem 3D através de algoritmos matemáticos.”
Sem tirar o mérito de todo o trabalho desenvolvido pelos biofísicos, o pesquisador do IMPA observa que, sem os algoritmos, é impossível reconstruir as figuras. São eles que ajudam a montar esse quebra-cabeça de imagens.
“O que a gente faz, essencialmente, é partilhar esse quebra-cabeça e, de forma eficiente, criar uma maneira de juntá-lo para obter a forma das moléculas. É uma área relevante que a Matemática não trivial está inserida e demanda grande esforço de algoritmos muito pesados”, conclui.
