Los 10 hallazgos cient¨ªficos del a?o
Una m¨¢quina cu¨¢ntica, el cromosoma sint¨¦tico y el genoma del neandertal, con participaci¨®n espa?ola,encabezan la lista de la revista 'Science' de los descubrimientos m¨¢s importantes de 2010
Las leyes de la mec¨¢nica cu¨¢ntica rigen el comportamiento de los ¨¢tomos, las mol¨¦culas y las part¨ªculas subat¨®micas, es decir, el microuniverso. Sus efectos se estudian y se miden con incre¨ªble precisi¨®n, y sin ellos no cabe pensar en los experimentos de los aceleradores de part¨ªculas o en los microscopios avanzados de efecto t¨²nel, por citar s¨®lo dos ejemplos. Pero los objetos de tama?o macrosc¨®pico, el mundo que vemos y tocamos a escala humana, siguen las leyes de la f¨ªsica cl¨¢sica.... hasta ahora. Unos cient¨ªficos han ideado y construido un peque?o aparato muy simple, pero se mueve de modo que s¨®lo puede ser descrito precisamente por las leyes cu¨¢nticas. El artefacto, que puede concretarse en aplicaciones importantes, como nuevos sensores ultrasensibles o controladores de la luz, ha sido elegido por la revista Science como el avance m¨¢s importante del a?o en su habitual lista de los 10 mejores descubrimientos. El puesto n¨²mero dos lo ocupa el cromosoma sint¨¦tico construido por unos investigadores y transferido al n¨²cleo de una bacteria que ha demostrado ser funcional. El tercer lugar es para el genoma neandertal, que ha permitido hacer estudios comparativos entre los genes de la especie humana actual y los de aquellos seres extinguidos.
La primera m¨¢quina cu¨¢ntica. Andrew Cleland y John Martins (Universidad de California en Santa Cruz) y sus colegas han hecho un aparato muy simple y logran que vibre mucho y poco simult¨¢neamente, siguiendo las extra?as leyes de la mec¨¢nica cu¨¢ntica y demostrando que son aplicables a objetos macrosc¨®picos. Se trata de una peque?a pesta?a met¨¢lica semiconductora que interact¨²a con un surco cu¨¢ntico; primero la enfr¨ªan hasta un estado base (el de m¨ªnima energ¨ªa permitido por la mec¨¢nica cu¨¢ntica) y luego la elevan (en solo un cuanto de energ¨ªa) logrando generar un estado de movimiento puramente cu¨¢ntico-mec¨¢nico.
Cromosoma artificial y funcional. El estadounidense Craig Venter y su equipo han construido este a?o un cromosoma sint¨¦tico y lo han introducido en una bacteria a la que previamente le han extra¨ªdo su ADN. La bacteria sigue funcionando y, aunque en este caso el genoma es una copia pr¨¢cticamente id¨¦ntica al natural, el experimento supone un gran avance que abre la v¨ªa hacia la s¨ªntesis de ADN de dise?o para fabricar f¨¢rmacos, productos qu¨ªmicos nuevos o biocombustibles. Todo un ¨¦xito de la llamada biolog¨ªa sint¨¦tica.
El genoma del neandertal. El especialista de prestigio mundial Svante P??bo, del Instituto Max Planck de Biolog¨ªa Evolutiva (Alemania), ha liderado la secuenciaci¨®n del genoma del neandertal, a partir de ADN obtenido de f¨®siles de tres hembras de hace entre 33.000 y 44.000 a?os descubiertos en Croacia. Esto les ha permitido hacer comparaciones directas con los genes de la especie humana actual y han descubierto que los europeos y asi¨¢ticos (pero no los africanos) han heredado de los neandertales entre un 1% y un 4% de sus genes. En la investigaci¨®n destaca la participaci¨®n de cient¨ªficos espa?oles.
Profilaxis del sida. Los ensayos cl¨ªnicos de prevenci¨®n de contagio del VIH mediante dos nuevos m¨¦todos han tenido ¨¦xito en 2010. Uno es un gel vaginal que contiene el antiretroviral tenofovir y reduce la infecci¨®n del virus en mujeres en un 39%; el otro es un f¨¢rmaco de ingesti¨®n oral y uso previo a la relaci¨®n de riesgo, que ha logrado una reducci¨®n de casos de infecci¨®n por VIH de un 43,8%.
Genes de enfermedades raras. La secuenciaci¨®n de peque?os fragmentos del genoma ha permitido a unos cient¨ªficos que estudian patolog¨ªas hereditarias poco frecuentes, provocadas por un solo gen mutado, identificar las mutaciones espec¨ªficas de al menos una docena de enfermedades.
Simulaci¨®n molecular. La simulaci¨®n por ordenador de las curvas de las prote¨ªnas al plegarse es una pesadilla para los cient¨ªficos. Este a?o un equipo ha utilizado una de las computadoras m¨¢s potentes del mundo para seguir el rastro de los movimientos de los ¨¢tomos en el plegamiento de una peque?a prote¨ªna durante un tiempo 100 veces superior a simulaciones anteriores.
Simulador cu¨¢ntico. Para describir lo que ven en los experimentos de laboratorio, los f¨ªsicos recurren a las ecuaciones de las teor¨ªas, pero esas ecuaciones pueden ser muy dif¨ªcil de resolver. Unos cient¨ªficos han encontrado un atajo haciendo simulaciones cu¨¢nticas de cristales artificiales en los que los puntos de luz l¨¢ser juegan el papel de iones y los ¨¢tomos atrapados en la luz son electrones. El hallazgo responde a problemas te¨®ricos de la f¨ªsica de la materia condensada y puede incluso resolver el misterio de la superconductividad.
Gen¨®mica de nueva generaci¨®n. Las tecnolog¨ªas de secuenciaci¨®n gen¨®mica (eumeraci¨®n de las letras qu¨ªmicas de los genes) est¨¢n permitiendo estudios a gran escala de ADN tanto actual como f¨®sil. Se ha logrado identificar ya, por ejemplo gran parte de las variaciones gen¨®micas que nos hacen espec¨ªficamente humanos.
Reprogramaci¨®n celular. Las t¨¦cnicas que permiten reprogramar c¨¦lulas de manera que se invierte su desarrollo para que se comporten como c¨¦lulas madre no especializadas en un embri¨®n se han hecho habituales en los laboratorios de gen¨¦tica del desarrollo. Este a?o, unos investigadores han encontrado una forma de hacerlo con ARN sint¨¦tico, una t¨¦cnica el doble de r¨¢pida que la normal, 100 veces m¨¢s eficaz y potencialmente segura para su utilizaci¨®n terap¨¦utica.
El regreso de las ratas. Aunque los ratones son los animales por excelencia de los laboratorios de biolog¨ªa, los cient¨ªficos prefieren utilizar ratas porque es m¨¢s f¨¢cil trabajar con ellas y anat¨®micamente son m¨¢s similares a los humanos. Pero hasta ahora hab¨ªa un problema: los m¨¦todos de hacer ratones con genes espec¨ªficos inutilizados para desvelar su funci¨®n (por las carencias o problemas que presente el animal) no funcionaban en ratas. Este a?o se han abierto v¨ªas para hacer ratas knockout, como se llaman este tipo de animales modificados gen¨¦ticamente, lo que facilita el pleno regreso de esta especie a los laboratorios.
El genoma oscuro, la composici¨®n del universo, exoplanetas y otros hitos de la d¨¦cada
Este a?o, al final de la primera d¨¦cada del siglo XXI, la revista Science complementa su lista de los 10 descubrimientos m¨¢s importantes de 2010 con una clasificaci¨®n retrospectiva: Los diez mejores de estos diez a?os .
El genoma oscuro. Las regiones del ADN que contienen instrucciones para hacer prote¨ªnas, es decir, los cl¨¢sicos genes, parec¨ªan lo ¨²nico importante del genoma, hasta el punto de que los cient¨ªficos, a finales del siglo pasado, bautizaron al resto genoma basura. Pero luego han descubierto que no es as¨ª, que ese otro ADN puede ser tan importante como los genes.
Cosmolog¨ªa de precisi¨®n. La receta del universo es un logro espectacular de los ¨²ltimos a?os obtenido, sobre todo, con el sat¨¦lite WMAP, que ha abierto la puerta a la cosmolog¨ªa de precisi¨®n. El cosmos est¨¢ hecho de un 72,8% de energ¨ªa oscura, un 22,7% de materia oscura y solo un 4,56% de materia ordinaria.
Biomol¨¦culas del pasado. El mundo prehist¨®rico ha adquirido una nueva dimensi¨®n con la identificaci¨®n de biomol¨¦culas, como ADN y col¨¢geno, que resisten miles de a?os y que est¨¢n permitiendo a los cient¨ªficos obtener nueva informaci¨®n sobre animales y plantas del pasado. La paleontolog¨ªa del siglo XXI no se limita a huesos, dientes y conchas.
Agua en Marte. La exploraci¨®n intensiva del planeta rojo a cargo de media docena de naves espaciales, en ¨®rbita o en la superficie marciana, ha obtenido suficiente informaci¨®n para afirmar que en ese mundo vecino hubo agua, al menos en el pasado remoto, y tal vez pudo albergar alguna forma de vida.
C¨¦lulas reprogramadas. Los investigadores han aprendido a reprogramar las c¨¦lulas, es decir, a poner marcha atr¨¢s el reloj de c¨¦lulas diferenciadas hasta un estado de pluripotencialidad a partir del cual puede ser convertidas en otro tipo. La tecnolog¨ªa, en principio, permitir¨ªa cultivar c¨¦lulas, tejidos e incluso ¨®rganos que casen gen¨¦ticamente con el paciente.
Microbioma. Es un nuevo concepto que representa el genoma colectivo del hu¨¦sped y las criaturas que viven en ¨¦l. Los cient¨ªficos est¨¢n empezando a comprender c¨®mo los genes microbianos afectan a la cantidad de energ¨ªa que absorbemos de los alimentos y como el sistema inmune responde a las infecciones.
Exoplanetas. En el a?o 200, los astr¨®nomos hab¨ªan descubierto 26 planetas extrasolares. Diez a?os despu¨¦s la lista supera los 500 y se ampl¨ªa casi cada d¨ªa.
Inflamaci¨®n. Los investigadores creen que la inflamaci¨®n est¨¢ detr¨¢s de las enfermedades cr¨®nicas como el c¨¢ncer, el alzheimer, la aterosclerosis, la diabetes o la obesidad.
Metamateriales. La s¨ªntesis de materiales con propiedades ¨®ptimas artificiales y a medida han llevado a nuevas formas de guiar y manipular al luz y a la construcci¨®n de dispositivos para hacer invisibles los objetos.
Cambio clim¨¢tico. En una d¨¦cada los cient¨ªficos han consolidado sus conocimientos del cambio clim¨¢tico confirmando que el planeta se est¨¢ calentando, que la responsabilidad es, en gran medida, humana y que los procesos naturales seguramente no ralentizar¨¢n el calentamiento.
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