Los 10 descubrimientos científicos más importantes de 2020

Si bien 2020 fue un año en el que la pandemia de coronavirus abarcó la atención en cuanto a avances científicos, también hubo otras innovaciones que merecen ser destacadas.

Así lo reveló la prestigiosa revista Science, que compiló los 10 avances más importantes en diversas áreas como la medicina, tecnología, cambio climático, arqueología y naturaleza, entre otras.

La rapidez en encontrar una vacuna contra el Covid-19 ha sido una batalla inesperada, más desde aquél 31 de diciembre de 2019 cuando funcionarios de salud en Wuhan, China, informaron sobre un misterioso grupo de casos de neumonía que habían enfermado a 27 personas. Menos de un mes después, investigadores chinos relacionaron la enfermedad con un nuevo coronavirus, y luego un grupo de científicos publicaron en línea la secuencia genética de lo que ahora se conoce como SARS-CoV-2. Así, en cuestión de horas, se inició la búsqueda de una vacuna contra el Covid-19.

Hoy, a más de un año de los primeros casos, varios países -incluido Chile- se encuentran en etapa de aprobación o ya en campaña de vacunación del primer medicamento desarrollado para esta enfermedad.

“Una confluencia de fuerzas impulsó la ciencia de cero a una vacuna a una velocidad revolucionaria. Nunca antes los investigadores habían desarrollado tan rápidamente tantas vacunas experimentales contra el mismo enemigo. Nunca antes tantos competidores habían colaborado de forma tan abierta y frecuente. Nunca antes tantos candidatos habían avanzado prácticamente en paralelo a ensayos de eficacia a gran escala. Y nunca antes los gobiernos, la industria, el mundo académico y las organizaciones sin fines de lucro habían invertido tanto dinero, músculo y cerebro en la misma enfermedad infecciosa en tan poco tiempo”, destaca la publicación.

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

Las tijeras genéticas CRISPR / Cas9 han revolucionado las ciencias de la vida molecular, brindado nuevas oportunidades para el fitomejoramiento (mejoramiento genético de plantas), contribuyendo a terapias innovadoras contra el cáncer y pueden hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias.

Pero este logro no fue el único. Este año, la técnica trató con éxito dos enfermedades hereditarias de la sangre: La beta-talasemia, que genera niveles bajos de la proteína hemoglobina que transporta oxígeno, provocando debilidad y agotamiento; y anemia de células falciformes, una forma defectuosa que da como resultado glóbulos rojos en forma de hoz que bloquean los vasos sanguíneos y a menudo causan dolor intenso, daño a los órganos y accidentes cerebrovasculares.

En ambos casos, tras el tratamiento los pacientes no han experimentado los dolorosos ataques que solían ocurrir cada pocos meses ni han necesitado transfusiones.

El hashtag #BlackLivesMatter, generado a propósito del fallecimiento de un adolescente afroamericano en 2013, no fue el único protagonista en las redes sociales tras la muerte de George Floyd en mayo de este año. Además, dio pie a otros movimientos paralelos como #BlackBirdersWeek, a causa de la confrontación racial entre el dueño de un perro blanco y un observador de aves de raza negra en Nueva York, que agrupó a científicos naturalistas, neurociencia y física, todos con el objetivo de crear una comunidad entre los científicos de raza negra en las redes sociales.

“Este año se siente diferente”, señala Science. “De repente, después de George Floyd y todo lo demás que salió después de ese tiempo, al menos se podía llamar la atención de la gente”, dice, y agrega que muchos científicos ahora parecen más abiertos a la idea que el racismo sistémico es un problema en su comunidad.

Hace más de 40 años, los científicos climáticos más importantes del mundo se reunieron en EE.UU. para responder a una simple pregunta: ¿Qué tan caliente se calentaría la Tierra si los humanos siguieran emitiendo gases de efecto invernadero?

La respuesta, generada por los entonces limitados modelos climáticos, indicó que si el dióxido de carbono (CO2 ) atmosférico se duplicara desde los niveles preindustriales, el planeta se calentaría entre 1,5 ° C y 4,5 ° C, un rango de sensibilidad climática que abarcaría lo meramente preocupante y lo catastrófico. Ahora, finalmente han descartado algunos de esos escenarios.

“Reducir esos límites ha llevado décadas de avance científico. Entender 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, los modelos de nubes de alta resolución, respaldados por evidencia satelital, han demostrado que el calentamiento global adelgaza las nubes bajas que bloquean la luz: el aire más caliente las seca y atenúa la turbulencia que impulsa su formación”, dice Science.

De acuerdo a la publicación, “los registros de temperatura más largos y mejores también han ayudado a reducir el rango. Los estudios del clima antiguo de la Tierra, que estiman las paleotemperaturas y los niveles de CO 2 utilizando núcleos de sedimentos oceánicos y de hielo, sugieren cómo los gases de efecto invernadero pueden haber impulsado episodios anteriores de calentamiento. Y el calentamiento global moderno ha durado lo suficiente como para que las temperaturas de la superficie, 1,1 ° C más altas que en la época preindustrial, se puedan utilizar para proyectar con mayor seguridad las tendencias en el futuro”.

Por ello, en 2020 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.

El noviembre pasado, un equipo de astrofísicos identificó a un magnetar, una variedad entre las estrellas de neutrones, como la fuente de los misteriosos estallidos rápidos de radio originados en la Vía Láctea.

Desde su primera detección en 2007, los científicos trataban de hallar una explicación a estas explosiones de ondas electromagnéticas, también conocidas por sus siglas en inglés FRB (Fast Radio Burst).

Su origen es especialmente difícil de determinar porque sólo duran una milésima de segundo. Además, hasta ahora se creía que únicamente provenían de otras galaxias.

En 2016, la detección más precisa hasta entonces apuntó a una galaxia enana situada a más de 3.000 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.

El magnetar -contracción de los términos en inglés “magnetic star” (estrella magnética)- es un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético tan potente que deforma el núcleo de un átomo.

Ese cuerpo celeste, de pequeñas dimensiones pero con una masa significativa -una cucharilla de materia pesaría varios miles de millones de toneladas-, gira sobre sí mismo en el lapso de varios segundos.

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 móvil tras haber atravesado la mitad de la galaxia, en un viaje que tomó 30.000 años.

En 2017, una pintura rupestre encontrada en la isla indonesia de Sulawesi, que muestra figuras parecidas a humanos cazando animales, fue elegida como el registro pictórico más antiguo conocido de narración de historias, según un estudio de un equipo de investigadores australianos e indonesios.

La pintura, encontrada en una cueva de piedra caliza, data según los 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.

“La representación de varios cazadores que se enfrentan al menos a dos especies de presas distintas posiblemente sugiere una campaña de caza, una caza comunitaria en la que los animales son sacados indiscriminadamente de su escondite y dirigidos hacia los cazadores que esperan”, dijeron los investigadores.

Hasta ahora, el arte rupestre más antiguo que muestra un personaje con características de animal había sido una escultura de marfil encontrada en una cueva en Alemania. Se cree que data de hace 40.000 años y muestra un cuerpo humano unido a una cabeza felina.

La pintura rupestre de Indonesia también proporcionó algunas de las primeras pruebas de la espiritualidad humana, dijo uno de los coautores del estudio, Adam Brumm, arqueólogo de la Universidad Griffith de Australia.

“Los teriántropos se encuentran en el folclore o la ficción narrativa de casi todas las sociedades modernas y son percibidos como dioses, espíritus o seres ancestrales en muchas religiones en todo el mundo”, dijo.

Por décadas, los científicos han luchado por resolver uno de los mayores desafíos de la biología: predecir la forma 3D precisa en la que se plegará una cadena de aminoácidos a medida que se convierta en una proteína funcional.

Este 2020, gracias a un programa de inteligencia artificial (IA), pudieron predecir la mayoría de las estructuras de proteínas con tanta precisión como lo demostraron los experimentos de laboratorio. Debido a que la forma precisa de una proteína determina sus funciones bioquímicas, el nuevo programa podría ayudar a los investigadores a descubrir los mecanismos de las enfermedades, desarrollar nuevos medicamentos e incluso crear plantas tolerantes a la sequía y biocombustibles más baratos.

El programa, creado por investigadores de DeepMind, obtuvo una puntuación media de 92,4 en una escala de 100 puntos, donde cualquier valor superior a 90 se considera tan preciso como una estructura derivada experimentalmente. En las proteínas más desafiantes, el programa AlphaFold promedió 87, 25 puntos por delante de su competidor más cercano. Se espera que a corto plazo, otros grupos también puedan alcanzar estas cifras.

El VIH, como todos los retrovirus, tiene una característica que le permite esquivar el ataque de cualquier tratamiento: integra su material genético en los cromosomas humanos, creando “reservorios” donde puede esconderse, sin ser detectado por el sistema inmunológico e invulnerable a los medicamentos antirretrovirales. Pero el lugar donde se esconde puede marcar la diferencia.

Este año, científicos publicaron un estudio en base a 64 personas que sin recibir tratamiento antirretroviral, lograron mantener la enfermedad a raya, sin detecciones en su sangre ni desarrollar el mal.

Aunque estos casos representan apenas el 0,5% de los casi 40 millones de infectados en el mundo, investigadores creen que abre una nueva puerta para un modo de controlar el virus en vida, sin que aún pueda hablarse directamente de una cura. Se les llama “controladores de elite”.

El estudio encontró que en los controladores de élite, el 45% de los provirus funcionales residían en desiertos genéticos, en comparación con solo el 17,8% de las personas en tratamiento. Presumiblemente, las respuestas inmunes en los controladores de élite eliminaron de alguna manera los provirus de los lugares de estacionamiento más peligrosos. Ahora, el desafío consiste en idear intervenciones que capaciten al sistema inmunológico de la gran mayoría de las personas que viven con el VIH para que se comporte de manera similar.

En octubre, investigadores de la Universidad de Rochester aseguraron haber creado el primer material del mundo con superconductividad y a temperatura ambiente, permitiendo que la corriente eléctrica fluya con una eficiencia perfecta, y sin desperdiciar energía por la resistencia o el calor.

Para el hallazgo, los científicos observaron la propiedad superconductora en un compuesto de hidruro de azufre carbonoso a una temperatura de 15ºC, aunque ocurrió a presiones muy altas de 267.000 millones de pascales, un millón de veces más alta que la presión de los neumáticos de un auto.

Por ello, el próximo desafío es encontrar formas de crear superconductores a temperatura ambiente a presiones más bajas, lo que los hará más barato producirlos en mayor cantidad.

Esto en teoría podría derivar en materiales superconductores a temperatura ambiente que podrían revolucionar la red eléctrica. Sólo en EE.UU., las redes eléctricas pierden más del 5% por ciento de su energía a través del proceso de transmisión. Evitar esta pérdida podría ahorrar miles de millones de dólares. Otras aplicaciones podrían darse a través de trenes magnéticos como los que se usan hoy en China y Japón.

A través de la medición de las señales cerebrales, neurocientíficos de la Universidad de Tübingen demostraron por primera vez 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, hasta ahora no ha habido datos neurológicos experimentales que respalden tal afirmación.

Para rastrear 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 perceptualmente inequívocos: diferentes ensayos presentaron 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.