Diez momentos destacados del mundo de la Ciencia en 2021

A pocas horas para cerrar el año repasamos algunos de los artículos más destacados que hemos publicado en 2021 bajo la categoría de Ciencia. Un apartado que -sin ser un medio especializado- mantenemos con sumo gusto y en el que -modestamente- englobamos un poco de todo conectándolo con el apartado de tecnologías avanzadas, ciencias puras, física, investigación médica o una de las cuestiones más seguidas por nuestros lectores: la exploración espacial.

Momentos destacados de la Ciencia en 2021

Como es imposible listar todo lo relevante hacemos una selección de los momentos destacados del mundo de la Ciencia en 2021 en el que intentaremos reflejar lo más interesante, innovador, importante para el futuro o alguna curiosidad de todo lo que nos ha dejado el año. Esperamos que te guste.

Vacunas y tratamientos contra la COVID-19

Un año más tenemos que comenzar hablando de una pandemia que ha cambiado nuestras vidas y que aún no ha finalizado. Afortunadamente, las vacunas (creadas de emergencia contra pandemias) que comenzaron a llegar a principios de año después de un esfuerzo científico sin precedente en la investigación médica, han permitido «suavizar» la emergencia sanitaria y económica global. Hoy, hay en el mundo una decena de vacunas aprobadas por los reguladores regionales y dos decenas más en distintas etapas de desarrollo y pruebas.

A nadie le gusta meterse química en el cuerpo y ninguna medicina es totalmente inocua, pero -más allá de negacionistas irresponsables- tengámoslo claro: las vacunas han salvado miles de vidas y nos han permitido recuperar en parte la actividad económica de la que dependemos. Solo que hay que comprobar la espectacular bajada de mortalidad, enfermedad grave y de ocupación hospitalaria entre personas vacunadas.

Lamentablemente, el SARS-CoV-2 ha ido mutando (como cualquier coronavirus), complicando la eficacia de las vacunas y consiguiendo aumentar el grado de transmisión, provocando a su vez diferentes olas pandémicas. Además, la distribución de las vacunas ha sido muy desigual entre el considerado primer mundo y el resto. Algo que convendría resolver definitivamente en 2022.

Con todo, el propio trabajo del sistema inmune contra el virus, las dosis de refuerzo y la mayor debilidad del SARS-CoV-2 en cada mutación, debe permitirnos ir recuperando una cierta «normalidad», que no total, porque este virus ha llegado para quedarse (como el de la gripe) y los científicos apuntan que llegarán otros en el futuro para los que debemos estar preparados.

Para arrancar el año, tenemos noticias del primer tratamiento en píldoras aprobado por la FDA. Hasta ahora, no ha existido ningún tratamiento efectivo contra el COVID-19, solo algunos remedios como el antiviral Remdesivir para disminuir sus síntomas graves. La propuesta llega de Pfizer y su Paxlovid, que combina nuevos y anteriores antivirales y se administra en tres píldoras dos veces al día durante cinco días. Combinado con las vacunas, dibujan un panorama más optimista para recuperar esas ‘normalidad’ en 2022.

Lanzamiento del James Webb

El telescopio espacial James Webb subió a los cielos la semana pasada gracias al impulso de un cohete Arianne 5 y después de numerosos retrasos en su construcción y lanzamiento debido a su gran complejidad y exponencial aumento de costes sobre lo inicialmente previsto. Un lanzamiento muy importante para el que tendrá el honor de suceder al ya mítico Hubble, todo un regalo para la exploración espacial durante tres décadas, pero cuyos resultados palidecerán si el James Webb cumple con sus ambiciosos objetivos.

Y no son pocos: estudiar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo temprano tras el Big Bang; descubrir cómo evolucionaron las galaxias en los primeros tiempos; cómo las estrellas y sistemas planetarios nacen en las nubes polvorientas y la búsqueda de huellas químicas de vida en satélites como Encelado y la composición de las atmósferas de los exoplanetas, que podrían revelar biofirmas de vida extraterrestre.

Ya lo conoces: es un artilugio colosal. Tan inmenso, que no tenemos lanzadores espaciales preparados para elevarlo a los cielos y una parte de sus componentes se desplegarán una vez situado en su órbita. Todo en el Webb es enorme y el denominado parasol, encargado de proteger el conjunto y mantener los espejos y los instrumentos científicos a temperaturas cercanas al cero absoluto, tiene el tamaño de una cancha de tenis.

Y qué decir de los 18 hexágonos que forman el espejo primario de 6,5 metros, casi el triple que el del Hubble. El telescopio también dispone de otro grupo de espejos secundarios y terciarios para eliminar aberraciones ópticas, y un espejo adicional de dirección que puede ajustar su posición automáticamente varias veces por segundo para dotar de estabilización a unas imágenes que se esperan de una resolución y nitidez nunca vistas.

El telescopio ha sido construido y será operado conjuntamente por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense bajo un proyecto que comenzó hace treinta años, poco después del lanzamiento del Hubble. Su sobrecoste se ha disparado y la inversión se elevará a cifras cercanas a los 10.000 millones de dólares. En unos meses comprobaremos si ha merecido la pena, pero a poco que cumpla como el Hubble los científicos esperan rentabilizar los costes. Los aficionados a la astronomía lo esperamos con entusiasmo.

DeepMind avanza en el mapa de proteínas humanas

La Inteligencia Artificial de vanguardia de Google, AlphaFold, resolvió el «problema de plegamiento de proteínas» y liberó las estructuras de 360.000 de ellas. Era un gran desafío en biología que definitivamente nos tiene que llevar a completar el mapa de proteínas humanas y con ello a identificar y curar enfermedades.

Y es que la estructura de las proteínas ha sido un enorme misterio para investigadores de todo el mundo, y de su comprensión dependen medicina, biología, farmacia… Llegar a crear un mapa que reúna todas ellas y nos permita conocer su morfología puede suponer una revolución en todos estos campos. El problema es que sus estructuras son bastante complejas, con multitud de pliegues, lo que da lugar a formas absolutamente irregulares, algo que dificulta sustancialmente la posibilidad de analizarlas.

Para la ocasión y como otras veces, la Ciencia ha vuelto a contar con la colaboración de una tecnología muy relacionada con la investigación: la inteligencia artificial. Y es que haciendo uso de la misma, DeepMind ha logrado crear el mapa de proteínas humanas más grande trazado hasta el momento, con más de 360.000 formas. No es este el primer gran logro de DeepMind en relación con las proteínas humanas.

Ya el año pasado lograron desentrañar el modo en el que éstas adquieren su morfología, un elemento determinante en cómo encajan entre sí. Tras ese logro, la compañía anunció AlphaFold 2, un proyecto para trazar el mapa de las proteínas humanas mediante predicción por parte de una IA entrenada por la compañía. Poco más de medio año después, el proyecto se ha completado y, además, DeepMind va a poner este mapa a la disposición de todo el mundo, haciéndolo público y gratuito.

De las proteínas humanas depende desde la lucha contra las enfermedades hasta la creación de tejidos. Es por ello que la comprensión sobre los pliegues de las mismas y el modo en el que se combinan entre sí puede ser clave en la biología y la medicina del siglo XXI, a un nivel que podemos comparar con el de la secuenciación del genoma humano.

MARS 2020: Perseverance e Ingenuity

MARS 2020 es un proyecto esencial para la llegada del ser humano a Marte y el proceso de colonización posterior. El objetivo global es investigar los procesos geológicos de Marte y valorar la habitabilidad del planeta, buscando señales de existencia de vida y comprobando si se ha producido algún caso de preservación de bioformas en los materiales geológicos. O lo que es lo mismo, la búsqueda de vida microbiana.

La misión se lanzó el 30 de julio de 2020 en un cohete Atlas V y amartizó con éxito en febrero de este año. Consta de dos partes diferenciadas. Perseverance es el robot marciano de última generación. Está equipado con el mismo exoesqueleto que su predecesor Curiosity y cuenta con siete instrumentos principales, incluyendo la Mastcam-Z, los ojos del rover con sus cámaras panorámicas y estereoscópicas, más un nuevo sistema de zoom. SuperCam es otro de los principales, puede operar a distancia y está encargado de tomar imágenes, realizar análisis de composición química y mineralogía.

Tmbién incluye un espectrómetro, un analizador de ambientes para productos orgánicos y químicos (SHERLOC) y un generador de imágenes de alta resolución para mapear la composición de la capa superior del planeta. Quizás el instrumento más interesante para las futuras misiones tripuladas sea el dedicado a la búsqueda de oxígeno (MOXIE), con la misión de demostrar que el oxígeno podría producirse a partir del dióxido de carbono que se encuentra en la atmósfera marciana. 

Otro de los instrumentos principales es el llamado PIXL. Un dispositivo del tamaño de una pequeña caja de herramientas al final del brazo robótico de dos metros de largo instalado en el rover, y dentro de esa caja hay una emisor de rayos X de alta potencia y que se empleará para analizar los elementos químicos de la superficie de Marte.

Ingenuity es el segundo componente principal de MARS 2020 y el más novedoso de la misión. Y no solo por ser el primer ingenio humano que ha volado sobre la superficie de Marte, si no por su software de código abierto (primera vez que se usa en Marte) y por un motor de hardware usado masivamente en móviles inteligentes.

Es poco más que un drone con sus dos kilogramos de peso y 1,2 metros de tamaño, pero es una de las cargas científicas más interesantes de la nueva misión de exploración marciana. Fue atado y protegido en el vientre del Perseverance durante su descenso al planeta rojo y fue depositado en la superficie debajo de éste. Una vez en tierra, realizó una comprobación de estado y sus paneles solares comenzaron a cargar sus baterías.

Como estaba previsto, sus dos rotores comenzaron a girar las hélices gemelas a 2.400 revoluciones por minuto, se elevó sobre Marte y sus dos cámaras comenzaron a tomar imágenes en los cielos del planeta rojo. Ha sido la primera vez que se despliegue un vehículo aéreo de este tipo en un planeta fuera de la Tierra y su contribución es muy importante: demostrar que el vuelo en Marte es posible allanando el camino para otros drones de mayores dimensiones y posibilidades.

El mono de Neuralink «es feliz y juega a videojuegos»

Neuralink es una audaz iniciativa para crear una interfaz entre un cerebro y un chip de computadora. Es uno de los múltiples proyectos donde participa Elon Musk (Space X, Tesla, Starlink, SolarCity, Halcyon Molecular…), pero es el único financiado en su totalidad por fondos propios del multimillonario de origen sudafricano.

Neuralink pretende conectar los cerebros humanos con una Inteligencia Artificial bajo «lazos neuronales«. Una tecnología que solo hemos visto en la ciencia ficción con películas como Transcendence donde el protagonista creaba una computadora auto-suficiente que, según predecía, crearía una singularidad tecnológica. La idea no es nueva y se sirve del concepto de la interfaz cerebro-computadora, una tecnología basada en la adquisición de ondas cerebrales que luego son procesadas e interpretadas por una máquina u ordenador.

La tecnología logra buscar un canal natural de interacción entre el hombre y la máquina y, también, el acceso a toda la información cognitiva y emocional humana. El objetivo es combatir enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer o las parálisis causadas por accidentes. Y según la idea de Elon Musk, dentro de unas décadas crear una especie de híbridos cerebro-máquina…

La última actualización del proyecto la ofreció Elon Musk y tiene relación con los experimentos en animales, en concreto un mono que tiene implantado un sistema Neuralink: «Tenemos un mono con un implante inalámbrico en el cráneo con pequeños cables, que puede jugar videojuegos con la mente. No puedes ver dónde está el implante y es un mono feliz. Tenemos las mejores instalaciones para monos del mundo. Queremos que jueguen al Mind-Pong entre ellos».

La investigación la están desarrollando neurocientíficos en la Universidad de Stanford, aunque los primeros experimentos con humanos se han retrasado. Aunque el primer objetivo de esta tecnología es abordar las lesiones cerebrales y espinales, ayudando a recuperar la capacidad perdida de las personas afectadas, Musk quiere ir más allá de las aplicaciones médicas y cree que en el futuro los humanos deben fusionarse con la Inteligencia artificial. Para ello, habrá que resolver cuestiones éticas monumentales.

Júpiter fue responsable del asteroide que exterminó los dinosaurios

La Universidad de Harvard cree haber descubierto una de las intrigas más antiguas de la Galaxia, el origen del asteroide que colisionó con la Tierra en el cráter mexicano Chicxulub y provocó la extinción de los dinosaurios. Los expertos han creído durante mucho tiempo que la mayoría de las especies de dinosaurios se extinguieron después de que un asteroide masivo impactara con la Tierra hace unos 66 millones de años.

Los chicos de Harvard han puesto a trabajar a las supercomputadoras y usando simulaciones gravitacionales y análisis estadístico han publicado una nueva teoría que niega que el asteroide fuera una piedra local solitaria, sino un fragmento de un cuerpo mucho más grande que se originó en las afueras del sistema solar. La teoría cita un «culpable»: Júpiter.

Por lo que cuentan, el planeta habría interferido de manera decisiva para que un cuerpo que en principio llevaba una trayectoria inofensiva terminara chocando contra la Tierra. Simplemente, la enorme atracción gravitacional del gigante gaseoso escupió la piedra «como una especie de máquina de pinball» y nos la envió como un descomunal misil. Claro qué, está demostrado que la atracción gravitacional del gigante gaseoso nos ha salvado más de una vez de nuestra propia extinción desviando otros cuerpos fuera de la trayectoria contra la Tierra.

Las consecuencias sí parecen estar bien documentadas y las hemos visto en documentales y películas. El impacto causó estragos. Envió tsunamis gigantescos, provocó incendios forestales terribles y envolvió toda la Tierra en una atmósfera tóxica. Provocó extinciones tanto directamente por el calor del impacto como indirectamente por un enfriamiento global ya que la materia eyectada del cráter de impacto reflejaba la radiación térmica del Sol.

Los resultados de esta catástrofe global incluyeron la exterminación de la mayoría de grandes criaturas que poblaban el planeta, incluyendo la extinción de los dinosaurios. Los últimos modelos simulados por las supercomputadoras dice que la extinción fue extremadamente rápida, prácticamente en horas no en años como se estimaba anteriormente.

Fusión nuclear: más avances

La fusión nuclear tiene el objetivo de obtener energía limpia, ilimitada y barata, reduciendo radicalmente la dependencia de los combustibles fósiles y evitando los problemas de seguridad de los métodos de fisión, que como muestran los accidentes de Chernóbyl y  Fukushima exponen al mundo a un desastre planetario.

Considerada como la ‘energía de la estrellas’ ya que activa astros como nuestro Sol, la fusión nuclear implica la liberación de energía mediante la unión de núcleos atómicos, contrariamente a la provocada por la fisión nuclear utilizada en las plantas de energía nuclear y en las bombas atómicas. Sus ventajas como método de generación de energía son notables comenzando por el combustible necesario, básicamente deuterio, un isótopo de hidrógeno del que contamos en la Tierra con suministro ilimitado. Frente a los riesgos de la fisión, la fusión no es una reacción en cadena por lo que puede controlarse y cancelarse simplemente retirando el combustible.

Hay unos cuantos proyectos de investigación prometedores. Ya en 2014, científicos del centro estadounidense Lawrence Livermore National Laboratory lograron por primera vez que una reacción de fusión liberase más energía que la que absorbe el combustible utilizado. Es una de las primeras cuestiones a resolver para poner en marcha reactores comerciales viables más allá de los laboratorios.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) es el proyecto más ambicioso de fusión nuclear del planeta. Es un reactor experimental que se está construyendo en Cadarache, al sur de Francia, en el que participan las principales potencias mundiales, la Unión Europea, India, Japón, Rusia, Estados Unidos, Corea del Sur y China. Conectado, este verano los investigadores de EUROfusion pusieron en marcha el Joint European Torus (JET), un experimento independiente diseñado para ajustar las necesidades de combustible y materiales para lanzar el ITER.

La fusión nuclear lleva estudiándose desde la década de 1950. Soy de los que creen que si los intereses del lobby energético, el más poderoso del planeta, lo hubiera permitido, hoy tendríamos reactores de fusión comerciales funcionando y junto a las energías renovables habrían conseguido descartar el uso de los combustibles fósiles, seguramente también lograr el desmantelamiento de las plantas nucleares de fusión y resolver la crisis energética global. ¿Para cuándo?

Samsung quiere trasladar las conexiones neuronales de un cerebro a chips de memoria

Ingenieros de Samsung Electronics y científicos de la Universidad de Harvard, han publicado un artículo de investigación donde muestran su visión para que el mundo se acerque a la creación de chips neuromórficos que pueden imitar mejor el funcionamiento del cerebro. La esencia de esta visión y lo que ha llamado la atención general de este desarrollo se resume con una función que usamos frecuentemente en informática: ‘copiar y pegar’.

Claro qué, aquí hablamos de lo que hasta hace poco era de ciencia ficción: copiar el mapa de conexión neuronal del cerebro utilizando una matriz de nanoelectrodos. La ingeniería inversa del cerebro imitando la estructura y función de las redes neuronales en un circuito integrado de silicio fue el objetivo original cuando surgió la ingeniería neuromórfica en la década de 1980. Un objetivo tan ambicioso que se quedó como una perspectiva muy, muy lejana. Y es que aún ahora, se sabe poco sobre cómo se conectan las gran cantidad de neuronas del cerbero.

La idea de Samsung y Harvard va mucho más lejos y vuelve a los orígenes del cómputo neuromórfico, examinando los enfoques actuales de esta tecnología y proporcionando una visión que devuelve la electrónica neuromórfica a su objetivo original de realizar ingeniería inversa del cerebro.

A través de este enfoque de C&P, los autores creen que podrán diseñar un chip de memoria que se aproxime a los rasgos informáticos únicos de una «máquina» tan impresionante como es el cerebro: bajo consumo, sencillo aprendizaje, adaptación al entorno e incluso autonomía y cognición. Todos ellos están más allá del alcance de la tecnología actual.

El documento sugiere una forma de copiar el mapa de conexión neuronal del cerebro utilizando una matriz de nanoelectrodos innovadora y pegar este mapa en una red tridimensional de alta densidad de memorias de estado sólido, las mismas que usamos de manera cotidiana en productos como SSDs.

Cómo se debería comunicar al mundo la existencia de vida extraterrestre

Confirmar la existencia de vida extraterrestre solo es cuestión de tiempo, de tecnología o de sinceridad si es que algunas de las grandes potencias no han descubierto ya evidencias suficientes. NASA publicó recientemente un artículo que ha dado mucho para debatir, ya que pide un marco específico para comunicar la existencia de vida más allá de la Tierra.

«Nuestra generación podría ser, de manera realista, la que descubra evidencia de vida más allá de la Tierra«, escribe el científico jefe de la NASA, James Green, y sus colegas. «Con este potencial privilegiado llega la responsabilidad. A medida que los objetivos de detección de vida se vuelven cada vez más prominentes en las ciencias espaciales, es esencial abrir un diálogo comunitario sobre cómo transmitir información en un tema que es diverso, complicado y tiene un alto potencial para ser sensacionalista«.

Desde la agencia espacial explican que a menudo se piensa que encontrar vida extraterrestre es una propuesta de todo o nada: o una misión devuelve evidencias definitivas de vida fuera de nuestro planeta o no ha cumplido su objetivo. Pero es más que probable que la evidencia no llegue en la forma definitiva que ha descrito la ciencia ficción durante décadas, pequeños hombrecillos verdes que aterrizan en la Tierra.

NASA propone la escala ‘confidence of life detection’ (CoLD), que contiene siete pasos que nos lleven desde la primera detección potencial hasta la confirmación definitiva. Los niveles más bajos (1 y 2) se centran en la identificación inicial de posibles firmas biológicas, por ejemplo, química, estructuras físicas o actividad consistente con el origen biológico. Los pasos 3 y 4 se centran en averiguar si el entorno alrededor de las biofirmas es realmente habitable, si una explicación biológica es la mejor y única, o si existen otras fuentes contaminantes.

NASA dice que la escala CoLD solo es una prueba de concepto destinada a abrir el diálogo y la discusión sobre un asunto cada vez más importante porque los expertos creen que las probabilidades de que existan extraterrestres son altas, aunque seguramente los primeros que encontremos no sean hombrecillos verdes. ¿O sí? La mera publicación de esta escala invita a algunas preguntas. ¿Nos están preparando para un anuncio de vida extraterrestre a corto plazo? ¿Tienen ya evidencias científicas de ello?

Cambio Climático: No hay buenas noticias

El mundo está «al borde del abismo», declaró el Secretario General de la ONU en abril ante la publicación del informe anual «El estado del clima mundial 2020» que preparado por la Organización Meteorológica Mundial y una amplia red de organismos asociados que lo controlan por todo el planeta puso los ‘pelos como escarpias’ a cualquier con la mínima conciencia de lo que estamos haciendo con el planeta que nos acoge. Y nos protege hasta que un día diga basta, si no hemos cruzado ya todas las líneas rojas y la catástrofe es inevitable.

Unos meses después, llegó la primera de las partes del nuevo informe preparado por el Panel de expertos de la ONU sobre el cambio climático. Este Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático fue creado en 1988 para que facilitara evaluaciones integrales del estado de los conocimientos científicos, técnicos y socioeconómicos sobre el cambio climático, sus causas, posibles repercusiones y estrategias de respuesta. El último informe está basado en 14.000 investigaciones realizadas en los últimos 8 años y ha sido elaborado por 230 científicos de 190 países.

Obviamente, es el informe más preciso del planeta, aunque en verdad no hacen falta doctorados para comprobar la situación, los peligros relacionados con el tiempo, el clima y el agua, con un amplio abanico de impactos combinados en la salud y el bienestar de los seres humanos y el lamentable estado del planeta que vamos a dejar a nuestros hijos. La conclusión principal es que los seres humanos somos los principales responsables del cambio climático.

El fenómeno afecta a cualquier punto de todas las regiones de la Tierra y «es inequívoco que la actividad humana ha calentado la atmósfera, el océano y la superficie terrestre», aseguran. Estamos en «riesgo inminente» de alcanzar el aumento medio de la temperatura de 1,5 grados en 2030. Si alcanzamos ese punto, las consecuencias serán ya «irreversibles» y durarán «centenares de años».

Y no parece que estemos por la labor. El COP26 de noviembre, la nueva conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático celebrada en la ciudad escocesa de Glasgow no estuvo a la altura de la emergencia. Muchas buenas palabras y pocas acciones concretas. Y así estamos para terminar con algo de amargor esta selección de Ciencia en 2021 que esperemos te haya gustado.