Los avances que revolucionaron la ciencia y la tecnología en 2021

Muchos están relacionados con la pandemia; para la revista Science, encabeza el ranking la tecnología de inteligencia artificial que permite  predecir la estructura tridimensional de las proteínas

28 de diciembre, 2021 | 13.44

En doce meses que volvieron a estar dominados por la pandemia del coronavirus, gran parte de los avances científicos más notables del año están vinculados con las vacunas, técnicas y fármacos que nos están permitiendo controlarla, aunque a duras penas, a juzgar por el nuevamente creciente número de casos.

Los medios llevan a sus tapas figuras como la británica Sarah Gilbert, que desarrolló la inmunización de Oxford/AstraZeneca (y la probó primero en sus trillizos), o Uğur Şahin y Özlem Türeci, la pareja de inmigrantes turcos que hizo lo mismo en Alemania con la innovadora la tecnología de vacunas de ARN, o Tulio de Oliveira, el científico brasileño que detectó en Sudáfrica la emergencia de las variantes Beta y Ómicron. Pero hay otros logros deslumbrantes más allá de las ciencias biomédicas.

“Decididamente, los avances del año en el nivel internacional son las vacunas –dice Ana Franchi, presidenta del Conicet–. En el nivel nacional, me resisto a elegir uno solo, para mí lo sobresaliente fue todo lo que se hizo (barbijos, testeos, kits…) la respuesta de la comunidad científica en su conjunto, además de los proyectos de vacunas diseñadas en la Argentina”.

También para el exministro de Ciencia, Roberto Salvarezza: “La ciencia local hizo aportes importantes. Nanotecnología aplicada a las telas de los barbijos, biotecnología para desarrollar los tests de Neokit, inmunología en los kits de anticuerpos y en la detección de linfocitos T, genómica en la secuenciación de variantes –subraya–. Además, avances concretos en biotecnología vegetal, como el trigo HB4  [resistente a la sequía], ya aprobado en Brasil y la Argentina...”

Entre los trabajos notables de científicos argentinos también figura la descripción del segundo caso conocido en el mundo de una joven que controló el VIH sin medicación. Tras casi una década de estudios, los especialistas que la estudiaron publicaron un análisis exhaustivo en Annals of Internal Medicine en el que muestran que, sin nunca haber recibido tratamiento, la “paciente de Esperanza” logró “esterilizar” el VIH sin más ayuda que la de su propio sistema inmunológico.

Reprogramaron células de piel en neuronas

En las últimas semanas del calendario, un equipo de investigadores del Conicet publicó otro avance superlativo:  por primera vez, reprogramaron células de piel de personas con epilepsia y las transformaron en neuronas, lo que permite contar con un modelo de laboratorio para estudiar en vivo los engranajes moleculares de la enfermedad. Descubrieron que tienen axones más cortos, se activan frente a un estímulo menor y expresan genes característicos de neuronas inmaduras. “Esto es muy interesante, porque precisamente los síntomas de la epilepsia focal benigna de la infancia revierten con la edad, de modo que esto respaldaría la hipótesis de que podría deberse a un retraso en la maduración, que se va compensando con la edad”, destacó uno de los autores, Fernando Pitossi, de la Fundación Instituto Leloir.

Una ventana a los misterios de la física

Christian Schmiegelow, físico multipremiado que investiga en computación cuántica y dirige el Laboratorio de Iones Fríos de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA, confiesa que es difícil elegir porque “pasaron mil cosas”.  “Cerca de mis temas, hubo varias empresas que demostraron avances importantes en distintas tecnologías de computación cuántica, tanto con iones ‘atrapados’, como en superconductores (IBM, Google y Rigetti), y otros más del lado de la óptica (PsiQuantum y Lightmatter). Varias de estas empresas presentaron prototipos y empezaron a cotizar en bolsa –afirma–. También me resulta interesante hacer notar que Lightmatter, usando tecnologías desarrolladas para hacer física cuántica, presentó hace poco un procesador óptico (no cuántico), que es mucho más eficiente en consumo de energía y disipación de calor que sus contrapartes de silicio. Estos procesadores ya se soñaban en los ochenta, pero todavía no estaba la tecnología para hacerlos. Ahora están cerca, como procesadores para inteligencia artificial, y otras tareas que requieren mucho cómputo”.

Otros temas que atraparon la atención de Schmiegelow este año fueron los primeros vuelos comerciales a cargo de empresas privadas, las misiones robóticas de Estados Unidos y China a Marte, el lanzamiento del telescopio James Webb,  la medición precisa en el Fermilab del Muón g-2 [una partícula fundamental 200 veces más masiva que el electrón], que indica que se comporta de forma diferente a lo que predice el modelo standard de la física y sugiere que está interactuando con fuerzas desconocidas.

“En la Argentina, me parece para destacar la instalación por el grupo Lambda de un experimento de detección de neutrinos en Atucha”, dice Schmiegelow. Se refiere al instrumento ubicado en el reactor nuclear más potente del país y que ya comenzó a producir datos para estudiar estas escurridizas partículas elementales propuestas por Wolfgang Pauli en 1930, que todo lo atraviesan.

Uno de los logros más deslumbrantes y en el que muchos coinciden sin dudar es que, varios años después y con un costo de varios miles de millones de dólares más de lo planeado, fue el que ocurrió el sábado de Navidad, cuando el Telescopio James Webb  fue finalmente lanzado desde la base aeroespacial de Kourou, en la Guyana francesa. Se trata de un instrumento de una complejidad que desafía las metáforas, estará ubicado a 1.600.000 km de la Tierra y observará las primeras estrellas y galaxias que se encendieron luego del Big Bang, y la atmósfera de exoplanetas en busca de signos de vida. De él dijo Dennis Overbye en The New York Times: “Hay unos pocos momentos en la historia de una especie en los que ésta adquiere los conocimientos, la audacia y las herramientas para avanzar enormemente en el interrogatorio de sus orígenes. La humanidad se encuentra en un momento así”.

Tiene por delante 25 días hasta llegar a su destino, en lo que se conoce como segundo punto de Lagrange del sistema Sol-Tierra (donde las fuerzas gravitacionales se combinan para crear una órbita estable alrededor de nuestra estrella), durante los cuales deberán realizarse manualmente con éxito unas 300 maniobras, y luego seis meses de ajustes para calibrar la obtención de las imágenes. A diferencia de su antecesor, el Hubble, accesible para los astronautas, si algo no funciona, será imposible ir a repararlo. “Es para mí uno de los hechos más importantes”, afirma la astrónoma Gloria Dubner, ex directora del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE).

Antivirales contra el Covid-19

La física Karen Hallberg, investigadora del Centro Atómico Bariloche, docente del Instituto Balseiro y premio internacional L’Oréal-Unesco Por las Mujeres en la Ciencia, también considera que en el ámbito local lo más resonante fue la capacidad de respuesta de la comunidad científica ante el Covid; especialmente el desarrollo de vacunas en el país. “Es un logro importante que muestra un muy buen grado de madurez en biotecnología”, subraya.

En el nivel internacional, destaca los avances para producir una pastilla [antiviral] contra el SARS-CoV-2; los pasos acelerados hacia el desarrollo de interfaces entre cerebro y computadora, los logros en inteligencia artificial (IA, según sus siglas en inglés, usando algoritmos de machine learning para la predicción de la estructura de cientos de miles de proteínas, incluyendo casi la totalidad de las humanas. “La IA, en un futuro un poco más lejano, será fundamental para predecir el clima (y combatir el cambio climático), y también para desarrollar nuevos materiales y resolver problemas de optimización –explica–. Relacionado con lo anterior, este año se desarrolló un método novedoso de IA para el diseño de nuevos materiales que podrían tener aplicaciones en almacenamiento de energía y de datos, electrónica y otras”.

Para la revista Science, que todos los años publica su lista de avances sobresalientes, el más destacado de 2021 es precisamente la predicción de la estructura de una cadena de aminoácidos para dar lugar a una proteína funcional  mediante inteligencia artificial, un problema que tuvo en jaque a los científicos durante casi medio siglo. Este año, dos artículos simultáneos publicados en Nature y Science presentaron los algoritmos de aprendizaje automático AlphaFold y RoseTTA- Fold. Ambos pueden determinar la estructura en la que se pliega una proteína basándose solo en los aminoácidos que contiene. Según el editor en jefe de esta publicación científica, Holden Thorp, se trata de una “herramienta revolucionaria”, como la técnica CRISPR.

Estructura tridimensional de proteínas: ahora puede predecirse por inteligencia artificial (AAAS)

Otros logros destacables son las primeras observaciones de la estructura interna de Marte que realizó la sonda Insight de la NASA. De acuerdo con estos estudios, el planeta rojo tiene una corteza fina, un manto poco profundo y un núcleo líquido inusualmente grande. 
 
También el desarrollo de una técnica para la obtención de ADN humano antiguo en sedimentos que le permitió al equipo liderado por Benjamin Vernot, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, de Alemania,  obtener material genético de neandertales sin contar con restos fósiles. La aplicaron en material obtenido de  yacimientos de los montes Altai, en Siberia, y de la Cueva de Atapuerca, en Burgos, España.  
 
Otro paso superlativo fue la aplicación in vivo de la técnica Crispr-Cas9 de edición genética (motivo del Nobel de Química 2020) a pacientes con una forma de amiloidosis hereditaria, enfermedad metabólica que daña el sistema nervioso y el corazón. Investigadores de Intellia Therapeutics y Regeneron inyectaron un ARN guía y las instrucciones para cortar el gen defectuoso y los resultados positivos se advirtieron en cuatro semanas. En otro trabajo se logró devolver parte de la visión perdida a dos pacientes de amaurosis congénita de Leber. Estos experimentos son incipientes, pero abren el camino para explorar terapias para tratar otras dolencias de origen genético.
 
También destacaron el uso de drogas psicodélicas para tratar el estrés postraumático, que afecta a la vida de cientos de millones de personas por año. Aunque la investigación es todavía preliminar, en algunos estudios, sustancias como el MDMA –“éxtasis”– o la psilocibina [obtenida de un tipo de hongos utilizados en ritos precolombinos], combinadas con terapia convencional, pueden crear una sensación de bienestar y empatía que ayude a las personas a procesar sus experiencias traumáticas.
 
Este año también se obtuvo un resultado alentador en fusión nuclear, una forma de producción limpia de energía que, si llegara a dominarse, resolvería los problemas energéticos de la humanidad, pero que presenta desafíos tecnológicos gigantescos. En la National Ignition Facility, de los Estados Unidos, se produjo una reacción de fusión que se acercó al ‘punto de equilibrio’ en el que una reacción produce más energía que la que necesita el láser para encenderla.
Tulio de Oliveira, el bioinformático que detectó la nueva variante Ómicron (NATURE)

Personajes sobresalientes

Entre los 10 personajes del año elegidos por la revista Nature figura el bioinformático Tulio de Oliveira, que detectó la aparición de la variante Ómicron en muestras de Botswana, Sudáfrica y Hong Kong. El año pasado ya había hecho lo mismo con la variante Beta. “El trabajo de Oliveira influyó en la toma de decisiones, ya que combina la tecnología molecular de frontera con lo que ven médicos y enfermeras en la primera línea e informa a la política en tiempo real”, escribe Lynda Nordling.

Otras personalidades destacadas fueron Winnie Byanyima, que lidera la Agencia de las Naciones Unidas contra el Sida y fundó del grupo People’s Vaccine Alliance, una de las voces que se alzó muy temprano en la pandemia para instar a que las vacunas fueran accesibles a todos los países;  la detective de tormentas Friederike Otto, que estudia si éstas son atribuibles a la acción humana; Zhang Rongqiao, que lidera la misión china que hizo descender un rover en Marte; Timnit Gebru, una pionera de la inteligencia artificial que fundó un instituto para estudiar las complejas cuestiones éticas que plantea; el físico Jon Jumper, que con sus colegas de DeepMind, en Londres, desarrolló la tecnología para predecir con sorprendente precisión la estructura de casi cualquier proteína; la líder indígena filipina Victoria Tauli-Corpuz, luchadora por los derechos de los pueblos nativos; Guillaume Cabanac, especialista en ciencias de la computación de la Universidad de Toulouse, en Francia, que analiza la literatura académica y detecta cientos de papers científicos que contienen frases sin sentido e indican fallas en el proceso de revisión por pares; la epidemióloga Meaghan Kall, que comunicó las novedades sobre el coronavirus e incluso criticó acciones del gobierno en el Reino Unido a través de Twitter y Janet Woodcock, directora saliente de la FDA.

 

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