Los más importantes descubrimientos científicos de 2017

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Algunos de los mayores avances científicos de 2017 según la revista Science

La revista Science termina el año con lo que sus editores consideran los descubrimientos científicos del año 2017. El listado lo acompañan de los avances científicos del año según los lectores de la revista, que no suelen coincidir con la de los editores. Podéis leer el artículo o ver el vídeo que la revista tiene preparado.

NASA - Espiral de estrellas de neutrones
NASA – Espiral de estrellas de neutrones.

A continuación os muestro mi selección de los avances científicos más importantes del año 2017. Obviamente, es un listado subjetivo que no tiene por qué coincidir ni con vuestras preferencias ni con la de los suscriptores de la revista Science. Es una lista pequeña, porque hay muchos descubrimientos interesantes que, por espacio, no he mencionado. Podéis compartir en los comentarios vuestra lista de los mejores avances, que seguro que no tendrán nada que ver ni con la Filosofía ni con la Tierra Plana.

Primera observación de un choque entre dos estrellas de neutrones

Las estrellas de neutrones son los cuerpos astronómicos más densos, de los que ya escribí en esta entrada y en este vídeo en mi canal de YouTube. Son unos objetos fascinantes de los cuales la Física Teórica ha especulado mucho, pero de los que todavía nos faltan muchas más observaciones para poder verificar todos los modelos teóricos publicados. Las estrellas de neutrones son el remanente de la violenta explosión de una supernova, que se producen cuando una estrella supergigante colapsa al agotar su combustible nuclear y suelen ocupar alrededor de dos masas solares en tan sólo 20 kilómetros. Y están compuestas, como su nombre indica, de neutrones.

El pasado 17 de agosto de 2017 fue detectado el choque de dos dos estrellas de neutrones, un violento cataclismo cósmico que se produjo a una distancia de 130 millones de años luz de distancia, por los detectores de ondas gravitacionales LIGO (con laboratorios en Hanford, Washington y Livingston, Louisiana, ambos en EE. UU.) y Virgo (con un laboratorio en Pisa, Italia). Si bien la detección de las ondas gravitacionales no es ya nada nuevo, la novedad y la importancia del evento es que, además, fue observado por múltiples observatorios astrofísicos repartidos por el mundo. Así, no sólo se ha confirmado por primera vez el choque de dos estrellas de neutrones: se ha verificado que la colisión ha producido realmente ondas gravitacionales porque el evento pudo ser observado también mediante medios ópticos.

Tras la primera detección gravitacional y dos segundos después, el observatorio espacialde rayos gamma Fermi, de la NASA, registró un breve pulso de rayos gamma. Pero no fue el único, ya que otros detectores en la Tierra registraron también el evento. Gracias a que los tres detectores de ondas gravitacionales están separados miles de kilómetros de distancia, la señal pudo triangularizarse para poder localizarla en el cielo. Durante once horas, observatorios astronómicos ópticos y de infrarrojos pudieron registrar una señal que provenía de un extremo de la galaxia NGC 4993. Durante varios días la señal fue desvaneciéndose hacia longitudes de onda desde el azul hacia el rojo. Once días más tarde la señal comenzó a brillar en forma de energéticas ondas en forma de rayos X. Con todo, ha sido el evento astronómico más observado de la historia gracias a la colaboración de 3674 científicos repartidos por 953 centros de investigación.

Para entender cómo se ha detectado el evento se puede comparar con oír y ver un choque de dos objetos a cierta distancia. Con los oídos podemos localizar el choque, con los ojos podemos situarlo mejor. Los oídos han sido los detectores de ondas gravitacionales, los ojos han sido los telescopios y radiotelescopios repartidos tanto en la Tierra como en el espacio.

La colisión de dos lejanas estrellas de neutrones, además de ser la n-ésima verificación de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, ha confirmado veinticinco años de investigación. Se ha podido medir y confirmar que la velocidad de las ondas gravitacionales es exactamente la velocidad de la luz, como era esperado en la mayoría de los modelos teóricos. El evento confirma, además, que los choques de estrellas de neutrones no sólo producen ráfagas de rayos gamma, como se sospechaba: se confirma que la mitad de los elementos más pesados que el hierro que existen por todo el Universo se fraguan en los choques de estrellas de neutrones, que los esparcen por el espacio. Esto es un importantísimo hecho que explica la aparición de los elementos que se encuentran fuera de las estrellas, en planetas y otros cuerpos celestes.

Para saber más:

Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show: A. Cho, Science, 16 October 2017.

Edición genética localizada

Existen enfermedades que están relacionadas con más de 60000 aberraciones genéticas, de las cuales 35000 son producidas por unos errores genéticos muy puntuales: un cambio en sólo una base de ADN puede producir una enfermedad. Este año la edición génica ha culminado en una nueva técnica, basada en la técnica CRISPR-Cas9, llamada edición de base, que permite modificar bases individuales no sólo de ADN sino también de ARN.

La técnica CRISPR (leída como “crisperre”) es un método a modo de “tijeras moleculares” que arrancó allá por 2012 y no para de darnos alegrías. La información hereditaria, ya sea el fenotipo que se manifiesta (como color de los ojos, la forma de las orejas, el tono de la voz, el carácter más o menos tranquilo) o el genotipo que no se expresa pero se transmite de padres a hijos, está en los genes. Y la información genética se halla en el ADN. Todo lo que somos, para bien o para mal, se encuentra codificado en las cuatro bases nitrogenadas registradas en el ADN: adenina (A), guanina (G), timina (T) y citosina (C). Cuatro letras que explican cómo somos. En el ARN tenemos, en lugar de la timina, el uracilo (U).

Modificar estas “letras” en el ADN permite cambiar tanto los rasgos físicos y de carácter de una persona como enfermedades y trastornos hereditarios: desde el daltonismo hasta enfermedades graves. La edición de base es una nueva técnica perfeccionada por el químico David Liu, de la Universidad de Harvard y permite cambiar en el ADN de un ser vivo, por ejemplo, una G incorrecta (que es la aberración más común) por una A, eliminando de esta manera enfermedades heredadas de los padres. Esta técnica ya ha sido aplicada con éxito en la terapia génica que se ha efectuado en embriones humanos, lo que nos lleva a otro de los grandes logros científicos de 2017.

El triunfo de la terapia génica

En 2017 se han salvado la vida de bebés que nacieron con una enfermedad neuromuscular mortal hereditaria (la atrofia muscular espinal 1, SMA1), añadiendo un gen a las neuronas de la médula espinal. De no haberse realizado, los bebés habrían muerto a la edad de dos años. Ese éxito abre la puerta a la utilización de la terapia génica en otras enfermedades neurodegenerativas. La clave del éxito ha sido la inoculación intravenosa de la variedad AAV9 del virus inocuo AAV, ya empleado en otros tratamientos génicos.

El éxito de la curación de la enfermedad SMA1 ha sido acompañado con el uso de una terapia génica en el tratamiento de cáncer, donde el sistema inmunitario es genéticamente modificado fuera de los pacientes y reinsertado en sus cuerpos.

Un esperanzador fármaco contra el cáncer

En mayo de 2017 la FDA, la Administración de Alimentación y Drogas de EE. UU. (Food and Drug Administration) dio luz verde al primer fármaco contra el cáncer que ataca a la enfermedad no en el órgano  donde se origina la enfermedad sino en el ADN. Su nombre: pembrolizumab. Ha sido aprobado para tratar el melanoma y unos pocos más de distintos tipos de tumores.

El hito muestra un significativo giro en Oncología. Los tumores que surgen en diferentes órganos pueden tener más en común que los tumores que surgen en el mismo órgano, pero plasmar dicho conocimiento en forma de tratamiento no ha sido nada fácil.

La terapia génica está abriendo muchas puertas en Medicina y en la lucha contra enfermedades de difícil tratamiento, como el cáncer.

El Homo sapiens más antiguo

Un cráneo encontrado en 1961 en una caverna de Jebel Irhoud, Marruecos, ha envejecido en 100000 años los primeros vestigios de Homo Sapiens en la Tierra. Los investigadores han datado el cráneo en 300000 años utilizando una técnica llamada termoluminiscencia.

Jean-Jacques Hublin ante los nuevos fósiles de Jebel Irhoud
Jean-Jacques Hublin ante los nuevos fósiles de Jebel Irhoud.

Originalmente se pensó que el fósil era de un Hombre de Neardental, con una antigüedad de 160000, pero algunas características del cráneo mostraban inconsistencias para el paleontólogo Jean-Jacques Hublin del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania. Posteriores investigaciones en la cueva derrumbada permitieron encontrar más restos fósiles de mandíbula, cráneo y costillas de, al menos, cinco individuos. Así se pudo resolver el puzzle, y el análisis de los nuevos restos utilizando técnicas más novedosas ha permitido este hito antropológico.

 

Un pequeño detector para una pequeñísima partícula

Tras cuarenta años de investigación, los elusivos neutrinos han sido cazados empleando un efecto conocido como dispersión coherente. Los neutrinos son unas partículas fascinantes, aunque muy difíciles de detectar. No tienen carga, prácticamente no tienen masa en reposo y se mueven casi a la velocidad de la luz. Son las partículas más antisociales porque interaccionan muy poco con la materia. Cada segundo te están atravesando tres billones de neutrinos provenientes del Sol, sin despeinarse, ya sea día o noche. Los neutrinos son tan esquivos que atraviesan la Tierra como si no hubiera nada.

De las estrellas salen neutrinos antes incluso que los propios fotones de luz. Tan sólo un segundo tras el Big Bang el Universo se hizo transparente a los neutrinos en lo que los físicos llamamos Fondo Cósmico de Neutrinos, mucho antes de que la luz se liberara 300000 años después en el Fondo Cósmico de Microondas. Su estudio es importante porque nos permitiría conocer detalles del Universo en aquel primer segundo.

Los tímidos neutrinos casi no interaccionan con la materia. Aún así, muy ocasionalmente un neutrino puede chocar con un neutrón atómico, convirtiéndolo en un protón y transformándose el propio neutrino en un electrón. Otras veces pueden “empujar” a un protón o a un neutrón en un núcleo atómico. Estas interacciones han podido ser observadas y son algunas de las pistas empleadas para detectarlos, pero empleando toneladas de material para detectar a tan sólo unos pocos neutrinos. Hasta ahora, la detección de neutrinos requería , por tanto, aparatosos y costosos aparatos.

En este 2017 se ha podido observar neutrinos utilizando la técnica de dispersión coherente y empleando un aparato portátil de tan solo 14,6 kilogramos, que es el peso de un microondas de cocina. Este ligero detector portátil de neutrinos no sólo será de gran ayuda en la investigación de Físicos, también permitirá vigilar la no proliferación nuclear ya que los neutrinos se producen a miríadas en las reacciones nucleares.

Al descubierto la atmósfera terrestre de hace 2,7 millones de años

En estos tiempos donde se puede escuchar a iluminados que siguen negando el calentamiento global y que siguen sin aceptar las evidencias científicas que gritan la responsabilidad humana en el cambio climático, un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton y de la Universidad de Maine ha recuperado un trozo de hielo que quedó congelado hace 2,7 millones de años en Allan Hills, una desolada región antártica. El hielo recuperado es 1,7 años más antiguo que el vestigio helado más antiguo hasta la fecha.

NASA - Glaciar Matusevich, en la Antártida
NASA – Glaciar Matusevich, en la Antártida.

La importancia del descubrimiento está en que del hielo se pueden recuperar burbujas de aire con muestras directas de la atmósfera terrestre de hace 2,7 millones de años, permitiendo un récord en el registro de la historia del clima del planeta Tierra. Todos estos registros siguen acumulando pruebas de que el cambio climático, que se está acelerando en nuestros días, tiene como causa el desarrollo humano descontrolado.

Futuras perforaciones en las heladas Allan Hills de la Antártida permitirán recuperar trozos de hielo de hace cinco millones de años.

Observando vida a nivel atómico

El Premio Nobel de Química 2017 merece la mención, además, en el listado de los mejores avances científicos de 2017. Los trabajos de los laureados con el reconocido premio, Jacques Dubochet de la Universidad de Lausanne (Suiza), Joachim Frank de la Universidad Columbia, New York (EE.UU.) y Richard Henderson del Laboratorio de Biología Molecular MRC de Cambridge (Reino Unido) han permitido utilizar la criomicroscopía electrónica o crio-EM para observar biomoléculas con resolución atómica sin destruirlas.

Si bien desde los hace décadas los microscopio electrónicos nos permiten observar con una resolución asombrosa lo más pequeño, la irradiación electrónica de dichos aparatos destruía a las biomoléculas y no permitía observarlas vivas, en acción. La nueva técnica ha permitido obtener imágenes a escala atómica de biomioléculas intactas, permitiendo explicar investigaciones realizadas durante décadas en Bioquímica y Genética.

Imagen que muestra la mejora de resolución utilizando Crio-EM, de menor a mayor resolución.
Imagen que muestra la mejora de resolución utilizando Crio-EM, de menor a mayor resolución

Para saber más:

Naukas / Premio Nobel de Química 2017

2017: otro año lleno de grandes avances.

El año 2017 ha sido un gran año con grandes avances y descubrimientos científicos. A pesar de los nefastos vientos que soplan en política en países punteros en investigación, como EE. UU., con trabas a nivel de inversión en otros y con un auge en lo que respecta a la plaga de pseudociencias por las redes sociales, la ciencia sigue dándonos alegrías y, cómo no, esperanza. Que 2018 siga siendo tan bueno en lo que a ciencia se refiere. Y que 2018 sea, por otro lado, mejor a nivel de política y paz.


Fuente| Science / 2017 Breakthrough of the year

Fuente| NASA/ Fermi Gamma-ray Space Telescope

Imagen| NASA/Tod Strohmayer (GSFC) /Dana Berry (Chandra X-Ray Observatory)

Imagen| NASA Earth Observatory / Matusevich Glacier

Imagen| Jean-Jacques Hublin en Jebel Irhoud (Marruecos) / Mohammed Kamal, MPI EVA Leipzig, License: CC-BY-SA 2.0

Imagen| Improving Resolution by Cryo-EM / National Cancer Institute (NCI)

 

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