Los avances científicos más importantes de 2021

José Antonio Alonso García

Considerada faro a nivel mundial, la revista Science publicó su relación de los avances científicos más importantes de los últimos doce meses.

Predicción de la estructura de las proteínas mediante IA

Perseguida durante más de medio siglo por los investigadores, el año que acabó vio cómo una inteligencia artificial desentrañó el misterio de la formación y estructura tridimensional que adopta una cadena de aminoácidos al doblarse para crear una proteína. AlphaFold fue la inteligencia artificial encargada del logro.

Ha sido un éxito doble, porque resuelve un problema cuya solución ha tardado más de 50 años en llegar y, aún más importante, porque esta fantástica herramienta facilitará mucho el trabajo de los científicos, al igual que lo está haciendo CRISPR y la criomicroscopía electrónica.

Las proteínas son los ladrillos esenciales para la formación de la vida y su funcionalidad está en relación directa con la estructura tridimensional que adoptan al plegarse. AlphaFold predijo con exactitud la forma en que se pliegan los aminoácidos que conforman la proteína. Los autores han hecho pública la base de datos, por lo que ya está disponible para los investigadores que deseen aprovecharla.

Fármacos contra la COVID-19

Además de las vacunas, se están desarrollando varios medicamentos y tratamientos contra la COVID-19, algunos de los cuales ya han recibido la aprobación de las autoridades sanitarias de diversos países. Uno de ellos son unos fármacos antivirales en forma de píldoras que previenen los síntomas, e incluso la muerte del paciente, si se toman en los primeros días de la infección.

Dos farmacéuticas anunciaron en el tercer trimestre del año los resultados positivos de los ensayos clínicos de estos antivirales. Uno disminuye 30% el riesgo de hospitalización o muerte en pacientes de alto riesgo no vacunados. El segundo ahuyenta la hospitalización en un 89% si se administra durante los tres siguientes días a la detección de los primeros síntomas.

Algunos países ya han aprobado o dado el visto bueno previo a ambos fármacos. Además de estos dos, hay más antivirales en pruebas de laboratorio y clínicas, así como otros medicamentos que han demostrado poseer elementos contra la COVID-19.

Anticuerpos artificiales contra enfermedades infecciosas

El desarrollo en laboratorio de anticuerpos monoclonales ha dado lugar a nuevos medicamentos que han revolucionado el tratamiento contra diversos tipos de cáncer y padecimientos autoinmunes, aunque antes no habían demostrado el éxito esperado contra enfermedades infecciosas.

El pasado año 2021 cambiaron los pronósticos de estos anticuerpos monoclonales artificiales al obtener importantes logros clínicos contra el SARS-CoV-2 y otros patógenos mortales, incluidos virus respiratorios, el virus de la inmunodeficiencia humana y diversos parásitos de la malaria.

La sonda InSightrevela el interior de Marte

Tres años después de aterrizar en Marte, este laboratorio hipersensible logró durante 2021 ilustrar el primer mapa de las tres capas que conforman el planeta. Esta estación sísmica detectó las ondas de varios sismos, las cuales, combinadas con datos estimados por modelos matemáticos, revelaron que la corteza marciana tiene menos de 40 kilómetros de espesor, muy similar a la terrestre.

La segunda capa del planeta, el manto, es poco profundo y los datos sugieren que contiene una capa inferior no aislante. El núcleo marciano es líquido y de dimensiones más grandes de lo conocido por la ciencia geológica, pues se extiende más allá de la mitad del ancho del planeta.

Extracción de ADN directamente del suelo

Durante abril, la Antropología Evolutiva dio un gran salto cualitativo al anunciarse que un grupo de científicos había obtenido ADN mitocondrial y nuclear de varios individuos neandertales extraído directamente de los sedimentos del terreno donde habían habitado hace unos 100,000 años.

El logro se consiguió en dos yacimientos paleontológicos de los montes Altai, en Siberia, así como en la Galería de las Estatuas de la Cueva Mayor de la Sierra de Atapuerca, en España. En este último lugar los análisis del ADN revelaron la identidad genética y el sexo de los humanos que vivieron allí. Estos hallazgos sugieren que un linaje de los neandertales reemplazó a varios otros después de un periodo glacial concluido hace 100,000 años.

Muy cerca de la energía de fusión

En nuestro mundo, tan ávido de energía, este avance ofrece nuevas esperanzas de lograr poco a poco un planeta más limpio y sustentable. En agosto, la National Ignition Facility de Estados Unidos comunicó haber dado un gran paso en la conquista de la fusión nuclear. Fue tan inesperado el resultado que hasta sus mismos científicos se sorprendieron. Un experimento de fusión nuclear en estas instalaciones se acercó mucho al punto de equilibrio en el que una reacción produce más energía de la que requiere para encenderse.

A diferencia del proceso de fisión que se efectúa en las centrales nucleares, donde se rompe un átomo muy pesado, generalmente de uranio (U235), para generar energía, la fusión se logra uniendo dos átomos, normalmente de deuterio (H2) o tritio (H3). También a diferencia de la fisión, la fusión es una energía limpia, pues esta reduce casi a la nada el problema de los desechos nucleares, además de que la fusión no desata una reacción en cadena, por lo que es fácil de controlar.

Fármacos “prohibidos” contra el estrés postraumático

Cientos de millones de personas sufren cada año el trastorno de estrés postraumático en todo el mundo. Durante décadas se han hecho muchos ensayos en busca de una droga que alivie estas dolencias, pero los resultados habían sido poco halagadores. En el año que acaba de terminar, un gran estudio demostró que algunas drogas recreativas ilegales, por ejemplo la conocida popularmente como éxtasis (MDMA) o el alucinógeno psilocibina, ofrecen sensaciones de bienestar y empatía, lo cual puede ayudar a los pacientes a procesar sus experiencias traumáticas.

Combinadas estas sustancias con terapia conversacional, se ha visto que reducen el estrés postraumático; no obstante, su administración, afirman los psiquiatras, debe hacerse con cautela y bajo un estricto control de especialistas médicos, sobre todo con enfermos resistentes a los tratamientos convencionales.

El muon desafía las leyes tradicionales de la física

No es frecuente que los resultados de una investigación científica desafíen las leyes físicas establecidas y comprobadas en el Modelo Estándar de la Física. En la primavera de 2021 se dieron a conocer los resultados del estudio Muon g-2, realizados en el Fermi National Accelerator Laboratory, cerca de Chicago. Los resultados revelaron algo que ya se había predicho teóricamente hace varias décadas: el muon, pariente cercano y 200 veces más pesado que los electrones, se comporta de una forma distinta a como predice el Modelo Estándar. Esta discrepancia entre la teoría estándar y la observación en el Fermilab, de apenas 2.5 partes por billón, puede ser la primera señal de que los muones interactúan con nuevas y misteriosas partículas aún desconocidas para los físicos.

Aplicación directa de CRISPR en el ser humano

En 2020 la herramienta de edición genética CRISPR logró curar a pacientes con trastornos de la sangre hereditarios a través de muestras de laboratorio editadas genéticamente. En 2021, esta herramienta se aplicó directamente en el organismo de varios pacientes humanos reduciendo significativamente la presencia de una proteína tóxica del hígado (amiloidosis hereditaria), así como ofreciendo una relativa mejoría de la visión en personas con ceguera hereditaria (amaurosis congénita).

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – Repeticiones palindrómicas cortas, agrupadas y regularmente interespaciadas) son fragmentos de ADN repetitivos que las bacterias usan para defenderse de los virus invasores. Cuando una bacteria es infectada por un virus, la bacteria se apropia de trozos del código del virus y los guarda en su genoma bacteriano para aprovecharlos como posterior autodefensa. Estas secuencias víricas sirven como memoria inmunológica que provee a la bacteria de la huella molecular de los virus que la infectaron. Cuando ese virus vuelve a aparecer, la bacteria lo reconoce y libera una proteína que corta el ADN del virus para escindir el código genético del invasor. A muchas bacterias, CRISPR les sirve como un tipo de sistema inmunitario.

La ‘cría’ de embriones abre ventanas en el desarrollo temprano

El conocimiento de las primeras etapas del desarrollo de los embriones había sido muy lento dadas las restricciones éticas y legales. En marzo de 2021 un equipo de biólogos israelíes publicó un método para lograr que embriones de ratón crecieran fuera del útero de la madre durante un tiempo más largo que el hasta entonces logrado, de 3 a 11 días. Durante ese lapso, en los embriones se implementó una reorganización celular y les crecieron algunos órganos y las patas traseras.

A la par, otro grupo de investigadores hizo público que están creando réplicas de blastocitos, embriones que alcanzan en el laboratorio un mayor grado de diferenciación celular y poseen un gran potencial de implantación. Este trabajo permitirá comprender mejor el desarrollo temprano y avanzar en nuevas terapias de reproducción asistida. Al no ser embriones reales, ayudan en la investigación y presentan menos conflictos legales y éticos.