Los 10 hallazgos científicos del año

Las leyes de la mecánica cuántica rigen el comportamiento de los átomos, las moléculas y las partículas subatómicas, es decir, el microuniverso. Sus efectos se estudian y se miden con increíble precisión, y sin ellos no cabe pensar en los experimentos de los aceleradores de partículas o en los microscopios avanzados de efecto túnel, por citar sólo dos ejemplos. Pero los objetos de tamaño macroscópico, el mundo que vemos y tocamos a escala humana, siguen las leyes de la física clásica... hasta ahora.

Unos científicos han ideado y construido un pequeño aparato muy simple, pero se mueve de modo que sólo puede ser descrito precisamente por las leyes cuánticas. 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 más importante del año en su habitual lista de los 10 mejores descubrimientos. El puesto número dos lo ocupa el cromosoma sintético construido por unos investigadores y transferido al núcleo 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 máquina cuántica. 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 simultáneamente, siguiendo las extrañas leyes de la mecánica cuántica y demostrando que son aplicables a objetos macroscópicos. Se trata de una pequeña pestaña metálica semiconductora que interactúa con un surco cuántico; primero la enfrían hasta un estado base (el de mínima energía permitido por la mecánica cuántica) y luego la elevan (en solo un cuanto de energía) logrando generar un estado de movimiento puramente cuántico-mecánico.

Cromosoma artificial y funcional. El estadounidense Craig Venter y su equipo han construido este año un cromosoma sintético y lo han introducido en una bacteria a la que previamente le han extraído su ADN. La bacteria sigue funcionando y, aunque en este caso el genoma es una copia prácticamente idéntica de la natural, el experimento supone un gran avance que abre la vía hacia la síntesis de ADN de diseño para fabricar fármacos, productos químicos nuevos o biocombustibles. Todo un éxito de la llamada biología sintética.

El genoma del neandertal. El especialista de prestigio mundial Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva (Alemania) ha liderado la secuenciación del genoma del neandertal, a partir de ADN obtenido de fósiles de tres hembras de hace entre 33.000 y 44.000 años 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 asiáticos (pero no los africanos) han heredado de los neandertales entre un 1% y un 4% de sus genes. En la investigación destaca la participación de científicos españoles.

Profilaxis del sida. Los ensayos clínicos de prevención de contagio del VIH mediante dos nuevos métodos han tenido éxito en 2010. Uno es un gel vaginal que contiene el antiretroviral tenofovir y reduce la infección del virus en mujeres en un 39%; el otro es un fármaco de ingestión oral y uso previo a la relación de riesgo, que ha logrado una reducción de casos de infección por VIH de un 43,8%.

Genes de enfermedades raras. La secuenciación de pequeños fragmentos del genoma ha permitido a unos científicos que estudian patologías hereditarias poco frecuentes, provocadas por un solo gen mutado, identificar las mutaciones específicas de al menos una docena de enfermedades.

Simulación molecular. La simulación por ordenador de las curvas de las proteínas al plegarse es una pesadilla para los científicos. Este año un equipo ha utilizado una de las computadoras más potentes del mundo para seguir el rastro de los movimientos de los átomos en el plegamiento de una pequeña proteína durante un tiempo 100 veces superior a simulaciones anteriores.

Simulador cuántico. Para describir lo que ven en los experimentos de laboratorio, los físicos recurren a las ecuaciones de las teorías, pero esas ecuaciones pueden ser muy difícil de resolver. Unos científicos han encontrado un atajo haciendo simulaciones cuánticas de cristales artificiales en los que los puntos de luz láser juegan el papel de iones y los átomos atrapados en la luz son electrones. El hallazgo responde a problemas teóricos de la física de la materia condensada y puede incluso resolver el misterio de la superconductividad.

Genómica de nueva generación. Las tecnologías de secuenciación genómica (eumeración de las letras químicas de los genes) están permitiendo estudios a gran escala de ADN tanto actual como fósil. Se ha logrado identificar ya, por ejemplo gran parte de las variaciones genómicas que nos hacen específicamente humanos.

Reprogramación celular. Las técnicas que permiten reprogramar células de manera que se invierte su desarrollo para que se comporten como células madre no especializadas en un embrión se han hecho habituales en los laboratorios de genética del desarrollo. Este año, unos investigadores han encontrado una forma de hacerlo con ARN sintético, una técnica el doble de rápida que la normal, 100 veces más eficaz y potencialmente segura para su utilización terapéutica.

El regreso de las ratas. Aunque los ratones son los animales por excelencia de los laboratorios de biología, los científicos prefieren utilizar ratas porque es más fácil trabajar con ellas y anatómicamente son más similares a los humanos. Pero hasta ahora había un problema: los métodos de hacer ratones con genes específicos inutilizados para desvelar su función (por las carencias o problemas que presente el animal) no funcionaban en ratas. Este año se han abierto vías para hacer ratas knockout, como se llaman este tipo de animales modificados genéticamente, lo que facilita el pleno regreso de esta especie a los laboratorios.

El genoma oscuro, la composición del universo, exoplanetas y otros hitos de la década
Este año, al final de la primera década del siglo XXI, la revista Science complementa su lista de los 10 descubrimientos más importantes de 2010 con una clasificación retrospectiva. Los diez mejores de estos diez años.

El genoma oscuro. Las regiones del ADN que contienen instrucciones para hacer proteínas, es decir, los clásicos genes, parecían lo único importante del genoma, hasta el punto de que los científicos, a finales del siglo pasado, bautizaron al resto genoma basura. Pero luego han descubierto que no es así, que ese otro ADN puede ser tan importante como los genes.

Cosmología de precisión. La receta del universo es un logro espectacular de los últimos años obtenido, sobre todo, con el satélite WMAP, que ha abierto la puerta a la cosmología de precisión. El cosmos está hecho de un 72,8% de energía oscura, un 22,7% de materia oscura y solo un 4,56% de materia ordinaria.

Biomoléculas del pasado. El mundo prehistórico ha adquirido una nueva dimensión con la identificación de biomoléculas, como ADN y colágeno, que resisten miles de años y que están permitiendo a los científicos obtener nueva información sobre animales y plantas del pasado. La paleontología del siglo XXI no se limita a huesos, dientes y conchas.

Agua en Marte. La exploración intensiva del planeta rojo a cargo de media docena de naves espaciales, en órbita o en la superficie marciana, ha obtenido suficiente información para afirmar que en ese mundo vecino hubo agua, al menos en el pasado remoto, y tal vez pudo albergar alguna forma de vida.

Células reprogramadas. Los investigadores han aprendido a reprogramar las células, es decir, a poner marcha atrás el reloj de células diferenciadas hasta un estado de pluripotencialidad a partir del cual puede ser convertidas en otro tipo. La tecnología, en principio, permitiría cultivar células, tejidos e incluso órganos que casen genéticamente con el paciente.

Microbioma. Es un nuevo concepto que representa el genoma colectivo del huésped y las criaturas que viven en él. Los científicos están empezando a comprender cómo los genes microbianos afectan a la cantidad de energía que absorbemos de los alimentos y como el sistema inmune responde a las infecciones.

Exoplanetas. En el año 200, los astrónomos habían descubierto 26 planetas extrasolares. Diez años después la lista supera los 500 y se amplía casi cada día.

Inflamación. Los investigadores creen que la inflamación está detrás de las enfermedades crónicas como el cáncer, el alzheimer, la aterosclerosis, la diabetes o la obesidad.

Metamateriales. La síntesis de materiales con propiedades óptimas artificiales y a medida han llevado a nuevas formas de guiar y manipular al luz y a la construcción de dispositivos para hacer invisibles los objetos.

Cambio climático. En una década los científicos han consolidado sus conocimientos del cambio climático confirmando que el planeta se está calentando, que la responsabilidad es, en gran medida, humana y que los procesos naturales seguramente no ralentizarán el calentamiento.