Cumpliendo los cierres de año Science comparte desde su perspectiva cuáles fueron los principales avances y descubrimientos en este 2020 que termina.

Avances científicos en 2020. Créditos: Science.
 

Vacunas contra la pandemia

El tiempo que se ha tardado en encontrar una vacuna contra Covid-19 ha sido un logro desde que el 31 de diciembre de 2019 funcionarios de Salud en Wuhan, China informaran de un misteriosa neumonía que se habían detectado en 27 personas. Un mes después científicos publicaban la secuencia genética de lo que hoy se conoce como SARS-CoV-2.

A más de un año a lo largo del mundo las vacunas se encuentran en etapa de aprobación o en campañas de vacunación. 

La gravedad de la pandemia impulso a la ciencia a la obtención de una vacuna en un tiempo récord. Por primera vez gobiernos, industria, científicos y organizaciones sin afán de lucro colaboraron de forma abierta para la obtención de la vacuna, una esperanza dado todo lo que se ha vivido.

Tijeras genéticas

A inicios de octubre dos científicas, la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer Doudna fueron anunciadas como ganadoras del Premio Nobel en Química 2020 por las llamadas “tijeras Crispr”, una técnica que permite cortar un gen, permitiendo modificar el ADN con una alta precisión.

Las tijeras Crispr han revolucionado las técnicas genéticas ofreciendo nuevas oportunidades para el mejoramiento genético de las plantas, contribuyendo a terapias innovadoras para el cáncer y existe la posibilidad de nuevos tratamientos para enfermedades hereditarias.

En 2020 esta técnica ha permitido lograr avances en el tratamiento para dos enfermedades hereditarias de la sangre: beta-talasemia, la cual genera niveles bajos de la proteína hemoglobina, responsable del transporte del oxígeno, provocando debilidad y agotamiento; y anemia de células falciformes, que genera glóbulos rojos en forma de hoz que bloquean los vasos sanguíneos y a menudo causan dolor intenso, daño a los órganos y accidentes cerebrovasculares.

Ambos tratamientos han reducido el dolor que experimentaban quienes la padecìan y disminuir las transfusiones.

En la defensa de la diversidad

El movimiento #BlackLivesMatter, surgido luego del fallecimiento de un adolescente afroamericano en 2013, volvió a cobrar protagonismo luego de la muerte George Floyd en mayo de este año. De forma paralela #BlackBirdersWeek ha agrupado científicos de raza negra en las redes sociales.

Ambos movimientos han sido un parteaguas en la comunidad científica y han permitido la reflexión sobre el racismo que tenemos interiorizado.

Pronósticos más precisos para el calentamiento global

Hace 40 años científicos se reunieron en EUA para responder una sola pregunta: ¿Qué temperatura alcanzará la Tierra si se continuaba con ese nivel de emisiones de C02?

Los modelos de esa época hablaban de un aumento global de la temperatura entre los 1.5º C y 4.5ºC, lo cual ya planteaba un escenario catastrófico. 

En la actualidad se han descartado varios de estos escenarios. Para ello la comprensión de cómo las nubes atrapan o reflejan el calor ha sido un desafío particular. Dependiendo de su grosor, ubicación y composición las nubes pueden amplificar el calentamiento o suprimirlo. Ahora, gracias a modelos de nubes de alta resolución, respaldados por evidencia satelital ha mostrado como el calentamiento global ha disminuido las nubes que bloquean la luz: el aire más caliente las seca y atenuá la turbulencia que las genera.

Los registros de temperatura también han permitido reducir el rango. Los estudios de clima antiguo, estimaciones de paleotemperatura y de emisiones de CO2 usando sedimentos oceánicos y de hielo, muestran como el aumento de gases invernadero ha impulsado episodios previos de calentamiento.

Por ello, estos avances permitieron a 25 científicos afiliados al Programa Mundial de Investigación del Clima reducir la sensibilidad climática a un rango entre 2.6° C y 3.9° C. El estudio descarta algunos de los peores escenarios, pero casi garantiza un calentamiento que inundará las ciudades costeras, aumentará las olas de calor extremo y desplazará a millones de personas.

Las misteriosas ondas de radio espaciales

En noviembre de 2020, un equipo de astrofìsicos identificaron el magnetar, una variedad en las estrellas de neutrones, fuente de misteriosos estallidos de de radio originados en la Vía Láctea.

Desde su primera detección en 2007 científicos han tratado de hallar una explicación a a estas explosiones de ondas electromagnéticas, conocidas también en inglés como FRB (Fast Radio Burst).

Su origen se ha dificultado también por su duración, pues duran apenas una milésima de segundo.

En 2016 su detección más precisa apunto a una galaxia situada a 3,00o millones de años luz de la Tierra.

El 28 de abril, los observatorios canadiense CHIME y estadounidense STARE2 detectaron este fenómeno en una misma región del cielo. Ambos lo atribuyeron al magnetar SGR 1935+2154, situado en la Vía Láctea.

Magnetar, contracción de estrella magnética, es un tipo de estrellas de neutrones con un campo magnético tan potente que deforma el núcleo del átomo. Este tipo de estrellas de pequeñas dimensiones tiene en cambio una masa significativa.

La FRB detectada emitió en un milisegundo tanta energía en ondas de radio como el Sol durante 30 segundos, señal suficientemente potente para dejar huella en el receptor de un teléfono celular tras haber atravesado la mitad de la galaxia, en un viaje que tomó 30,000 años. 

La pintura más antigua conocida

En 2017 se descubrió una pintura rupestre encontrada en la isla indonesia de Sulawesi, en ese momento se determinó que era el registro pictórico más antiguo de la humanidad. La escena mostraba a seres humanos en una cacería colectiva.

La pintura, encontrada en la cueva de piedra caliza, data según análisis realizados en diciembre de 2019 de casi 44,000 años, y muestra a ocho teriántropos (o humanos con características animales), que parecen perseguir y matar a seis animales utilizando lo que parecen ser lanzas y cuerdas.

Hasta ahora el arte rupestre más antiguo se consideraba una escultura de marfil de un personaje con características de animal encontrada en una cueva en Alemania. Se había datado en 40,000 años de antigüedad.

La pintura rupestre de Sulawesi aportó también pruebas de la espiritualidad en la humanidad. A menudo teriántropos se encuentran en la ficción de las sociedades y son percibidas como Dioses, espíritus o guías.

Inteligencia artificial para comprender una proteína

Durante mucho tiempo la obtención de una imagen 3D precisa de una cadena de aminoácidos a medida que forman una proteína ha sido un desafío para la biología.

Sin embargo en este año la Inteligencia Artificial de AlphaFord ha podido precisar la mayoría de estructuras de proteínas con tanta precisión como se ha corroborado con pruebas de laboratorio. Su importancia destaca en que el conocimiento de la forma precisa de una proteína es determinante de funciones bioquímicas, lo que permitirá a los científicos descubrir mecanismos de enfermedades, desarrollar nuevos medicamentos, plantas tolerantes a sequías o mejores bio combustibles.

Este programa creado por DeepMind, obtuvo una puntuación de 92.5 puntos de 100, donde cualquier valor por encima de 90 puntos se considera una precisión. En las proteínas con mayor dificultad AlphaFord promedio 87.5 puntos por delante de su competidor más cercana.

Controladores para el VIH

VIH como cualquier retrovirus, tienen la característica de esquivar cualquier ataque de un tratamiento médico, lo hace al integrar su material genético en los cromosomas formando reservatorios donde pueda esconderse sin ser detectado por el sistema inmune o medicamentos. Sin embargo el lugar donde se esconde puede marcar la diferencia.

En este año se ha publicado un estudio realizado con 64 personas que sin emplear un tratamiento antirretroviral han podido controlar la enfermedad.

Aunque estos resultados son apenas menos del 0.5% de los 40 millones de personas infectadas marcan una nueva alternativa para controlar el virus a través de "controladores del elite".

El estudio muestra que los controladores del elite, han logrado detener la replicación del virus de sus lugares de estancia más peligrosos. El siguiente desafío es ahora enseñar al sistema inmune a actuar de manera similar.

Superconductividad a temperatura ambiente

En octubre, investigadores de la Universidad de Rochester anunciaron haber creado el primer material con superconductividad a temperatura ambiente, con lo cual han logrado que la corriente eléctrica fluya con eficiencia perfecta sin desperdiciar energía por resistencia o por calor.

Para tal propósito el equipo de investigación estudio las propiedades superconductoras de un hidruro de azufre carbonoso a una temperatura de 15º C aunque a una presión de 257,000 millones de pascales,  un millón de veces más alta que la presión de la llanta de un automovil.

Las futuras investigaciones buscarán crear superconductores a una menor presión con lo que cual su precio disminuirá y revolucionar la industria eléctrica.

Aves inteligentes

Mediante la medición de señales cerebrales, neurocientíficos de la Universidad de Tübingen demostraron que los pájaros cantores córvidos poseen experiencias subjetivas.  

El registro simultáneo del comportamiento y la actividad cerebral permitió a los científicos demostrar que los cuervos son capaces de percibir conscientemente la información sensorial.  

Hasta ahora, este tipo de conciencia sólo se había visto en humanos y otros primates, que tienen estructuras cerebrales completamente diferentes a las de las aves.  Para los humanos y nuestros parientes más cercanos en el reino animal, los primates no humanos, nuestra capacidad de percibir cosas conscientemente está localizada en la corteza cerebral. 

Durante muchos años, la investigación ha discutido si los animales con cerebros estructurados de manera completamente diferente, sin corteza cerebral, también están dotados de percepción consciente.  Sin embargo, no había neurológicos experimentales que respaldarán tal afirmación.  

Para identificar los procesos conscientes en las aves, los científicos entrenaron a dos cuervos: tenían que señalar si habían visto un estímulo en una pantalla moviendo la cabeza. La mayoría de los estímulos eran inequívocos: se presentaban figuras brillantes o ningún estímulo, y los cuervos señalaron de manera confiable la presencia o ausencia de estos estímulos, respectivamente.  

Aún así, algunos estímulos eran tan débiles que estaban en el umbral de percepción: para el mismo estímulo débil, los cuervos a veces indicaban que lo habían visto, mientras que en otros casos informaban que no había estímulo. Aquí entró en juego la percepción subjetiva de los cuervos.  

Mientras que los cuervos respondieron a los estímulos visuales, los investigadores registraron simultáneamente la actividad de las células nerviosas individuales en el cerebro. Cuando los cuervos informaron haber visto algo, las células nerviosas estaban activas en el período entre la presentación del estímulo y la respuesta conductual.  Si no percibían un estímulo, las células nerviosas permanecían en silencio. 

Sorprendentemente, fue posible predecir la experiencia subjetiva de los cuervos con respecto al estímulo basado en la actividad de las células nerviosas.  Esto significa que, en términos de historia evolutiva, los orígenes de la conciencia podrían ser mucho más antiguos y estar más extendidos en el reino animal de lo que se pensaba anteriormente.