El perfeccionamiento de las Interfaces Máquina-Cerebro hizo posible este año a pacientes paralizados mover miembros mecánicos mediante órdenes cerebrales. Además, fue necesario que miles de investigadores dieran rienda suelta a su curiosidad, jugando en serio por unos tres años con el mayor instrumento científico creado hasta ahora, para develar en 2012 una minúscula partícula responsable de que nuestro Universo posea la forma y características que conocemos.

En efecto, el pasado 4 de julio los especialistas que operan los detectores ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) -un gigantesco acelerador de partículas que se encuentra bajo tierra en la frontera franco-suiza- anunciaron al mundo que habían comprobado experimentalmente la existencia del elusivo bosón de Higgs, predicho teóricamente hace más de 40 años por Peter Higgs.

Ese bosón permite explicar cómo las partículas elementales (las que no están compuestas de otras más pequeñas) obtienen su masa. De acuerdo con los físicos, todo el espacio está permeado por un llamado campo de Higgs, cuya expresión corpuscular son los susodichos bosones. Al interactuar con ese campo todas las partículas conocidas obtienen energía, proceso que, según explica la ecuación de Einstein, E=M.C2, es equivalente a la adquisición de masa.

El hallazgo de esa partícula elemental, la última por observar entre las descritas por el Modelo Estándar de la Física, fue tan complicado -e importante, no faltaba más- que recibió la denominación de mayor logro científico de 2012 por las revistas Science y Nature, criterio compartido por otras publicaciones especializadas.

Lista de famosos

Si se desean resaltar unos pocos adelantos como resumen de 2012, no queda más remedio que seleccionar y desechar, sabiendo que cualquier lista siempre será cuestionable y dejará fuera a muchos progresos científicos de grueso calibre. Asumiendo ese reto, los editores de Nature, Science y Scientific American citan entre los más meritorios de los últimos meses al novedoso Sistema de Amartizaje del robot Curiosity. (1)

Toda vez que ese vehículo era demasiado pesado (casi una tonelada) para los descensos tradicionales (con cohetes de frenado y bolsas de aire), los ingenieros de la NASA seleccionaron una especie de helicóptero-grúa que, levitando sobre la superficie de Marte, hiciera descender al Curiosity mediante cables. El éxito del método ha dado pie a la planificación de futuras misiones similares, incluso capaces de recolectar muestras de suelo marciano para traerlas a la Tierra.

Otro avance que se cuela entre los más destacados de 2012, según consenso de expertos, es la Ingeniería Precisa de Genomas. En concreto, una técnica conocida como TALENs (nucleasas efectoras tipo activador de trascripción) ha permitido por vez primera alterar o inactivar genes específicos en animales de diversas especies, incluidos humanos. Esa técnica, junto a otras similares, nos dota con la capacidad necesaria para determinar los roles específicos de genes y sus mutaciones tanto en individuos sanos como enfermos. Algo que, sin dudas, acerca la potencialmente milagrosa medicina genética personalizada. (2)

También en esa disciplina, en 2012 resaltó la culminación del Proyecto Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE), un prolongado estudio que reveló cómo el funcionamiento del genoma humano es más “complicado” que lo que se suponía, y que el llamado ADN basura no es ningún desecho afuncional, y sí responsable de un dinámico encendido y apagado de genes.

Hasta ahora se creía que el llamado ADN basura no cumplía ninguna función, pero 30 nuevos estudios demuestran que desempeña un papel regulador clave. Casi 80% del ADN, considerado hasta el momento prácticamente desecho, es responsable de apagar y encender los genes, además de regular cómo y cuánta proteína debe producir el cuerpo. (3)

Sin dudas lo relacionado con la salud humana tuvo su peso añadido al escoger las investigaciones más meritorias del año, porque entre muchos científicos hubo además coincidencia en incluir a la Formación de óvulos a Partir de Células Madre, logro de investigadores japoneses, quienes demostraron que las células madre embrionarias -de ratas- podrían ser reconvertidas en óvulos viables, los cuales tras ser fertilizados en el laboratorio se desarrollaron en ratas vivas nacidas de madres sustitutas.

La genética permitió asimismo en 2012 adentrarnos en nuestro pasado. Una técnica que acopla ciertas moléculas a hebras de ADN posibilitó a los genetistas del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig, Alemania, realizar la secuenciación completa del Genoma Denisovano a partir de un fragmento de hueso. Gracias a ello han podido comparar a los Denisovanos (humanos primitivos, parientes cercanos de los Neandertales) con los Homo sapiens. (4)

Física y tecnología también

Físicos holandeses lograron probar la existencia de los Fermiones Majorana -partículas capaces de actuar como su propia antimateria, y aniquilarse a sí mismas-. Esos científicos europeos publicaron la primera evidencia de que dicha materia exótica existe en forma de cuasi-partículas: grupos de electrones interactuantes que se comportan como entes individuales. En el futuro, se piensa, los fermiones Majorana pudieran emplearse en la prometedora computación cuántica como integrantes de los bits cuánticos, o cubits, más eficientes que los bivalentes utilizados hoy día.

En tanto, en 2012 otros científicos lograron determinar la estructura de una proteína (del Trypanosoma brucei, causante de la enfermedad del sueño) con el empleo de un Láser de Rayos X, demostrando que ese tipo de láser permite descifrar la estructura tridimensional de proteínas que las fuentes tradicionales de rayos X no pueden.

Por otra parte, el perfeccionamiento de las Interfaces Máquina-Cerebro hizo posible este año a pacientes paralizados mover miembros mecánicos mediante órdenes cerebrales. En poco tiempo esa técnica puede conducir al desarrollo de avanzadas prótesis que mejoren la calidad de vida de los discapacitados.

Científicos de la Universidad estadounidense de Michigan crearon un electrodo que puede conectarse directamente desde el cerebro a una computadora. El dispositivo de apenas 0,007 milímetros es un filamento de carbono revestido de plástico para que las señales eléctricas neuronales no provoquen interferencias indeseadas, divulgó la revista Nature Materials. (5)

Además, científicos de la Universidad de Zhejiang de China lograron que un mono utilice su mente para articular un brazo mecánico mediante un sensor implantado en su cerebro. La tecnología denominada Interfaz Cerebro-Máquina, conocida como BMI por sus siglas en inglés, es una verdadera bendición para las personas que sufren parálisis, destacó Zheng Xiaoxiang, líder del grupo de investigación. (6)

También en la lejana China, un experimento midió el Ángulo de Mezcla de Neutrinos, algo medio incomprensible que tiene que ver con el cambio de estado cuántico (sabores) de esas partículas, y que eventualmente pudiera ayudar en la explicación de por qué el Universo no es actualmente simétrico en cuanto a la cantidad de materia y antimateria.

No obstante, estos avances no fueron ni de lejos los únicos. Millones de investigadores en todo el mundo dieron muchos otros pasos clave en el camino de la Ciencia -y su brazo armado, la Tecnología-, quizás menos llamativos o sensacionales, pero igual de importantes, y que el futuro tal vez aprecie más que algunos hoy sobrevalorados.

Notas:

1. El robot todoterreno Curiosity, cuyo nombre real es Mars Science Laboratory (MSL), es un vehículo de seis ruedas del tamaño de un auto compacto, equipado con 10 instrumentos de precisión, entre ellos un taladro y un láser para penetrar la corteza de Marte, y una batería de plutonio que provee suficiente energía para trabajar de manera ininterrumpida por una década. Una de las novedades de este laboratorio espacial es su sistema de aterrizaje, integrado por una grúa-cohete que redujo la velocidad de caída, y garantizó una posada lo más suave posible sobre el terreno. La grúa condujo al robot con cuerdas de nylon en los segundos finales antes de aterrizar en Marte el pasado 6 de agosto. Poco antes se abrió un gran paracaídas que amortiguó su descenso.

2. Investigadores del Instituto Glandstone en San Francisco están cerca de entender la influencia de los genes en el desarrollo de enfermedades del músculo cardiaco. Descubrieron que una falla en la desactivación a tiempo de un gen específico durante el desarrollo embrionario puede conducir a cardiopatías en etapas posteriores de la vida. Hallaron que un gen llamado Six 1 desempeña un papel importante en el desarrollo del corazón durante la etapa embrionaria. Otro llamado Ezh2, al parecer, tiene la función de apagar genes, incluyendo al Six 1, cuando ya no son necesarios. Para determinar el vínculo entre ambos genes, los científicos bloquearon la acción del Ezh2, lo que permitió al Six 1 permanecer activo más allá de lo normal. (Nature Genetics)

Por otro lado, miembros del Atlas Genómico del Cáncer de Estados Unidos descubrieron que una mutación de los genes TP53, frecuente en casi todos los tumores, juega un papel importante en el desarrollo del cáncer ovárico. Las secuencias BRCA1 y BRCA2 inciden en esta patología e incrementan el riesgo de cáncer de mama y del órgano reproductor femenino. De forma general, los genes ordenan a la célula cómo elaborar una proteína que actúa como supresor de tumores y evita el crecimiento y multiplicación de las células sin control, explicaron los autores del estudio en un artículo publicado por Nature.

3. La abrumadora mayoría del ADN humano, la estructura molecular donde se almacenan las instrucciones para fabricar y hacer funcionar a los seres vivos, no codifica proteínas. Esas partes del ácido desoxirribonucleico eran aparentemente tan inútiles que recibieron el nombre de ADN basura. Pero la situación ha cambiado gracias al proyecto ENCODE, ejecutado por 32 laboratorios de todo el mundo. Ese equipo internacional descubrió que el 80% de nuestro genoma contiene elementos con funciones bioquímicas, es decir, es biológicamente activo; y que el espacio entre los genes (que expresan proteínas) está lleno de elementos reguladores de ADN, de promotores -donde se inicia la trascripción del ADN en ARN-, etc. De hecho, esa mayoritaria porción del ADN es la responsable de encender o apagar los genes y de ordenar cuántas proteínas deben producir, y cuándo hacerlo. Gracias a sus instrucciones se garantiza, por ejemplo, que la actina y la miosina se encuentren en nuestras células musculares formando miofibrillas -permitiendo que nuestro cuerpo se mueva-, o que la queratina esté presente en pelos y uñas, y no en una mucosa para echarla a perder. “El procesamiento de la información y la inteligencia del genoma residen en los elementos reguladores. Con este proyecto, probablemente hemos podido pasar de comprender menos del 5% a cerca del 75% de ellos”, explicó Jim Kent, director del Centro de Coordinación de los Datos (UCSC).

4. El hueso estudiado perteneció a una niña de ojos marrones, cabello castaño y piel morena, quien vivió en Siberia hace unos 78 mil años. Mediante una nueva técnica que une moléculas especiales a hebras individuales de ácido desoxirribonucleico, el equipo confirmó que se encontraban en presencia de una nueva especie de homínido. Hace dos años Svante Paavo, del Instituto Max Planck, confirmó que los humanos compartimos un 2% del genoma con los neandertales. Solo los africanos no tienen herencia genética de esos antiguos parientes europeos del ser humano. Los humanos y neandertales se mezclaron entre hace 37 mil y 87 mil años, después que los ancestros del ser humano moderno abandonaran África.

5. No es la primera vez que se fabrica este tipo de dispositivos, pero los anteriores pueden dañar a las neuronas cercanas. Las pruebas en ratones fueron exitosas, pues los animales lograron adaptarse al material en apenas dos semanas. Aunque los resultados del estudio con modelos biológicos son esperanzadores, demorará por lo menos una década la comercialización de la tecnología y su uso masivo.

6. El sensor, de tamaño un poco inferior a una tecla de computadora, se implantó en el cráneo de un mono llamado Jianhui y luego los expertos grabaron los movimientos. Su funcionamiento es como una red, ya que contiene 200 electrodos cada uno conectado a una neurona motora y transfiere las señales de éstas a un ordenador programado, el cual analiza los datos y envía señales a un brazo mecánico que ejecuta las órdenes. Para mover una mano hay que activar más de 10 mil neuronas. Mediante esta técnica se crea un modelo de biorreacción y se logra descifrar el código del cerebro.

* Periodista de Prensa Latina.