Ciencia: los 10 mayores avances en 2008 (2)

Los 10 mayores avances de la ciencia en el 2008 (II)

A finales del pasado año dediqué un artículo a comentar los Premios Nobel del 2008(1). Otro de los “rituales” anuales de la ciencia a finales de cada año es la publicación de los 10 avances más destacados del año en la revista estadounidense Science, una de las dos más prestigiosas del mundo, junto a la británica Nature(2).

TUBO DE ENSAYO AUTOR Grupo F&C 02 DE MAYO DE 2009 22:00 h

En el artículo anterior expuse los 4 primeros avances de la lista.

Aquí completamos este resumen con los restantes.

5) Viendo trabajar a las proteínas: los bioquímicos llevan estudiando proteínas por más de un siglo. Una de las viejas preguntas es cómo exactamente las proteínas se unen a sus moléculas diana. Y la respuesta más común es que la forma de la molécula diana fuerza a la proteína a adaptarse a ella. Pero otra posibilidad es que la proteína por sí misma exista en un estado “oscilante” entre varias conformaciones ligeramente diferentes, y que una de ellas sea capaz de acoplarse a su molécula diana. Esta última hipótesis ha recibido una importante confirmación experimental en el pasado año. La revista Science menciona también otros avances en el campo de lo que se llama proteómica, es decir, el estudio del conjunto de las proteínas de un organismo, en paralelismo con la genómica que estudia los genes de un organismo.

6) Agua para quemar: el progresivo agotamiento y los dramáticos efectos contaminantes de los combustibles fósiles (de todo lo cual somos cada día más conscientes) hacen que el uso de energías renovables como la solar o eólica se vean cada día con más interés. Sin embargo, y aunque su precio y eficiencia sean cada vez mayores, se enfrentan con un problema general: la incapacidad técnica para acumular la energía que se genera así en un lugar y tiempo concretos para transportarla y utilizarla en otros lugares cuando se necesite.

Desde hace décadas se sabía que una forma de almacenar energía para poderla luego utilizar a voluntad es usarla para la separación del agua en sus componentes oxígeno e hidrógeno, que luego se pueden unir nuevamente, liberando esa energía nuevamente (alternativamente el hidrógeno puede usarse como combustible). Para que esa separación química sea posible se necesita una sustancia que lo facilite, un “catalizador”, y es aquí donde entran en juego metales como el platino. Pero, por desgracia, ese preciosísimo metal resulta muy escaso (y no sorprendentemente, muy caro).

Pues bien, ahora se ha descubierto un nuevo catalizador basado en una mezcla de cobalto y fósforo. Aunque su aplicación no es inmediata, porque todavía el sistema no es apto para un uso industrial, la reducción de costos abre la puerta a un potencial perfeccionamiento que nos lleve a un uso en la vida real.

7) El vídeo del embrión: de una célula a 16.000 en un día. Eso es lo que le ocurre al embrión del pez cebra en su primer día (su desarrollo es muy rápido, a los tres días son ya larvas). Y ese impresionante proceso es lo que ha sido observado y filmado el año pasado con un nuevo microscopio especial capaz de tomar imágenes en tiempo real. Para ello ha sido también necesario utilizar ordenadores con una gran capacidad de cómputo para procesar toda esa información. Moviendo esa extraordinaria película hacia delante y atrás se puede estudiar cómo van apareciendo cada una de las estructuras del pez. Y si se hace lo mismo con peces mutantes se pueden estudiar los efectos de las mutaciones en detalle.

8) Grasa de un color diferente: hace más de cuatro siglos se descubrió que no toda la grasa es igual, distinguiéndose entre grasa “blanca” y grasa “marrón” (o “parda”). Mientras que la grasa “blanca” es la “mala”, la que se acumula con calorías “extra” en la obesidad, la grasa “marrón” es la “buena”, que se utiliza para producir energía y mantener la temperatura de nuestro cuerpo. Las células (adipositos) del tejido de grasa “marrón” queman grandes cantidades de grasa para calentar el cuerpo. ¿De dónde proviene esa grasa “marrón”? ¿Tiene un origen común con la grasa “blanca”?

Y este es el gran avance que se ha producido en este campo recientemente. La respuesta ha sido sorprendente, los adipositos de la grasa “marrón” provienen de células musculares y un gen, el PRDM16 es clave en ese proceso. Es más, el proceso contrario es también posible. Destruyendo la actividad de ese gen los adipositos se transforman en células musculares. Así PRDM16 funcionaría como un gran interruptor entre genes implicados en la formación de adipociotos de grasa “marrón” (si se activa) o células musculares (si está inactivo).

Además de incrementar nuestro conocimiento de la biología del cuerpo y de la obesidad, este descubrimiento podría usarse en tratamientos anti-obesidad. El tiempo dirá…

9) La masa del protón “predicha”: posiblemente todos hemos oído hablar de los átomos: las unidades más pequeñas de los elementos químicos que se pensó durante milenios que eran “in-divisibles”, de ahí el nombre de “á-tomos”. Desde hace aproximadamente un siglo sabemos que los átomos se pueden dividir, es más, están formados por varias “partículas” más pequeñas. La división más simple, que todos hemos estudiado en el colegio, es entre una “corteza” externa donde están las partículas llamadas “electrones” con carga negativa, y un “núcleo” diminuto en el interior del átomo con dos tipos de partículas: “protones” positivos y “neutrones” sin carga. Los físicos han conseguido hacer diversos tipos de medidas de esas partículas. En el caso de los protones hay diferentes mediciones de su masa usando diversos experimentos realizados durante el último siglo. Pero los protones sabemos que no son simplemente bolitas uniformes. Cuando se habla de la estructura interna de los protones se mencionan a su vez otras partículas todavía más diminutas, los quarks. A esas minúsculas distancias se deja sentir una fuerza de la naturaleza conocida como la “fuerza nuclear fuerte” transportada por los gluones, y diferente de las otras cuatro conocidas: fuerza nuclear débil, fuerza eléctrica, fuerza magnética y fuerza gravitatoria.

Pues bien, si en lugar de “pesar” el protón directamente, intentamos “predecir” el peso del protón a partir de lo que sabemos de su estructura interna, y realmente conocemos bien esa estructura y hacemos nuestras cuentas correctamente, deberíamos llegar a un valor de la masa del protón que coincidiera con el valor que encontramos cuando “pesamos” directamente al protón. ¿Y el resultado? ¿Coinciden los valores medidos experimentalmente con s predicciones teóricas? Pues lo que destaca la revista Science es que el último intento de realizar esta compleja tarea ha dado una diferencia de sólo un 2% respecto al valor experimental, un gran avance respecto a los resultados previos. ¿Y qué significa esto? Significa que nuestro conocimiento de lo que pasa en el interior del protón es bastante bueno, pues permite obtener un resultado para su masa muy aproximado a la realidad. Esto quiere decir que podemos comprender más claramente cómo es esa misteriosa fuerza nuclear fuerte. Se trata de un paso importante para la física, que intenta llegar a teorías que engloben todas las fuerzas de la naturaleza. En el siglo XVII Newton consiguió unificar diferentes fenómenos en la fuerza de la gravedad (la fuerza que mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra y a ésta alrededor del Sol, que es a la vez la misma que hace caer las manzanas de los árboles y nos mantiene con los pies en la Tierra). Después, en el siglo XIX Maxwell consiguió unificar la electricidad y el magnetismo en lo que se denomina el electromagnetismo. Y en el siglo XX se unió a ellas la fuerza nuclear débil en la denominada fuerza electrodébil. Todavía se trabaja en la incorporación a ellas de la fuerza nuclear fuerte en lo que se denomina la Teoría de la Gran Unificación. Más ambicioso es el objetivo de construir una teoría que unificase las cinco fuerzas (incluyendo así la gravedad) y a la que a veces se denomina con el nombre un tanto rimbombante de Teoría del Todo, el gran sueño de la física.

10) Buenos tiempos para la secuenciación: la presente década será recordada en la historia como la del nacimiento de la genómica, en la que se ha pasado del proyecto genoma humano a una furia frenética por la secuenciación de todo bicho viviente y… ¡no viviente! En efecto, Science destaca cómo en el pasado año se ha conseguido la secuenciación del genoma mitocondrial de osos cavernarios extinguidos y del hombre de Neandertal, así como un 70% del genoma del mamut lanudo, mientras que un borrador preliminar del genoma completo del Neandertal está en preparación. El estudio del genoma del Neandertal es de lo más interesante para conocer esta especie y también la nuestra (dado que ambas pertenecen al mismo género Homo). Pero por si esto no fuera suficiente, las nuevas tecnologías de secuenciación que han abaratado increíblemente el desciframiento del genoma (se dice que un precio de 5.000 dólares está ya al alcance de la mano) han permitido estudiar ya genomas de diferentes razas humanas añadiendo nueva información a nuestro conocimiento de las antiguas migraciones humanas implicadas en los orígenes de la diversidad humana actual. Y para complementar el rango de posibilidades que la genómica puede ofrecer, también se ha secuenciado el genoma de células cancerígenas, como comentábamos en el punto 3 del artículo anterior, lo que permitirá conocer con más profundidad los fundamentos genéticos del cáncer.

CONSIDERACIONES
Mientras que el punto 6 nos lleva a reflexionar sobre los problemas medioambientales, el punto 10 nos introduce al sorprendente potencial de la genómica para explorar la historia más profunda del género humano. Ambos temas deben merecer también nuestra atención en futuros artículos.

Esta lista de 10 avances del 2008 se completa con lo que la revista Science denomina “Fenómeno del año”, y que dedica a la “gran ciencia europea”. La estrella de esa “gran ciencia” es sin duda el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en la frontera franco-suiza, que entró en operación en septiembre. De esta manera, la “gran ciencia” europea desbancaba en el campo de la física de partículas a los EE.UU., especialmente teniendo en cuenta que el proyecto de su propio gran acelerador de partículas (el Supercolisionador Superconductor, SSC) fue cancelado en 1993. Desgraciadamente, unos días después de su arranque, una avería eléctrica dejó fuera de servicio al LHC, que está todavía en reparación. Se espera que comience a funcionar en verano y desde aquí no dejaremos de seguir sus resultados…

1) http://www.protestantedigital.com/new/nowleernoticiaDom.php?r=268&n=11700.
2) http://www.sciencemag.org/btoy2008/.