Los diez avances científicos de 2022 según la revista 'Science'

La revista Science ha dado a conocer su ‘top ten’ de 2022. «Elegimos las noticias más importantes de la ciencia del último año, con la vista puesta en su impacto en la investigación y en la sociedad, y también en la ciencia del futuro», explica a SINC Tim Appenzeller, que dirige la sección de noticias de esta prestigiosa revista y supervisa su equipo mundial de redactores.

Appenzeller reconoce que el hito en fusión nuclear dado a conocer esta semana «se anunció después de que enviáramos a prensa nuestro número sobre los avances científicos, por lo que no pudimos tenerlo en cuenta para este año». En cualquier caso, la lista la encabeza un claro vencedor: el James Webb, el observatorio espacial más grande de la historia.

El ojo dorado del telescopio James Webb se abre al universo

Tras numerosos contratiempos, 20 años de desarrollo, un coste elevado de 10.000 millones de dólares y un peligroso viaje de 1,5 millones de kilómetros al espacio, el nuevo telescopio espacial James Webb (JWST) abrió por fin su ojo dorado y nos permitió observar nuestro universo –y a su insondable pasado– con un detalle asombroso y sin precedentes.

A diferencia de su predecesor, el Hubble, el JWST puede captar la luz infrarroja, incluida la emitida por las primeras estrellas y galaxias que comenzaron a existir. A los pocos días de entrar en funcionamiento a finales de junio de 2022, los investigadores empezaron a descubrir miles de nuevas galaxias, más distantes y antiguas que cualquiera de las documentadas hasta entonces.

Además de ofrecer espectaculares imágenes del cosmos, el telescopio es capaz de recoger suficiente luz de objetos astronómicos (desde estrellas nacientes hasta exoplanetas) para revelar de qué están hechos y cómo se mueven por el espacio. Estos datos ya han permitido conocer con gran detalle la composición atmosférica de planetas situados a cientos de años luz de la Tierra, ofreciendo pistas sobre su capacidad para albergar vida.

Un microbio gigantesco que se ve a simple vista

El descubrimiento de la bacteria más grande del mundo, con sus complejas estructuras internas, ha sacudido la biología este año. Se supone que los microbios son microscópicos, pero Thiomargarita magnifica puede ser 5000 veces más grande que muchas células bacterianas. Alcanza fácilmente el centímetro de longitud.

Esta bacteria única, parecida a un hilillo, se descubrió por primera vez en hojas en descomposición en un manglar de la isla caribeña de Guadalupe, en las Antillas francesas.

Lo habitual en una célula bacteriana es que su ADN flote libremente en el citoplasma, pero en T. magnifica está en compartimentos llamados pepins unidos a la membrana, una innovación característica de células más complejas. En estas ‘pepitas’ se almacena el código genético de la célula, se lee el ADN y se traduce en proteínas. La presencia de estas ‘pepitas’, junto a al descomunal tamaño de estas bacterias, hacen replantear principios básicos en las ciencias biológicas.

El arroz perenne que promete una agricultura más fácil

Los principales cultivos de uso alimentario del mundo –arroz, trigo y maíz– se deben plantar para cada cosecha, lo que supone mucho trabajo para los agricultores y puede contribuir a problemas medioambientales, como la erosión del suelo.

Este año, investigadores chinos han demostrado que un tipo de arroz perenne, que sobrevive y produce año tras año, puede ayudar a resolver esos problemas. Esta variedad, llamada arroz perenne 23 (PR23), se creó hace años cruzando arroz asiático comercial con otro silvestre perenne que crece en África. Ha llevado más de dos décadas mejorar su rendimiento y calidad.

Finalmente, en 2018, los investigadores de la Universidad de Yunnan y otras instituciones facilitaron esta nueva variedad a los agricultores de China, alistándolos en un experimento a gran escala para averiguar cuántas veces se puede cosechar el arroz y medir su rendimiento. El PR23 produjo la misma cantidad de grano que el arroz normal de siembra estacional, según informaron en noviembre en la revista Nature Sustainability. Este arroz perenne cada vez se cultiva más, aunque se sigue investigando cómo mejorarlo y sus posibles efectos sobre el medio ambiente.

La huella de la peste negra en los genes de los europeos

La peste negra acabó con la vida de entre un tercio y la mitad de los habitantes de Europa hace 700 años. Tras analizar el ADN antiguo en los huesos de más de 500 personas enterradas antes, durante y después de esta peste en Londres y Dinamarca, un equipo de investigadores ha estudiado los genes del sistema inmunitario y ha identificado un efecto llamativo.

Según publicaron en Nature, los supervivientes tenían muchas más probabilidades de ser portadores de variantes genéticas que potenciaban su respuesta inmunitaria frente a Yersinia pestis, la bacteria transmitida por las pulgas que causa la peste. En concreto, descubrieron que tener dos copias de una variante específica del gen ERAP2 estaba fuertemente asociado con la supervivencia a la peste.

Esta variante protectora se encuentra aún hoy en el 45 % de los británicos, por ejemplo. Su persistencia sugiere que siguió siendo favorecida por la selección natural hasta hace poco, probablemente porque la peste fue endémica en Europa y Asia hasta el siglo XIX. Aunque esta protección tiene un precio: la misma variante también confiere un mayor riesgo de desarrollar enfermedades autoinmunes, como la de Crohn y la artritis reumatoide.

Mundos perdidos reconstruidos con el ADN más antiguo

Hasta hace poco, se consideraba que la duración del ADN era de aproximadamente un millón de años. Se pensaba que un material genético mucho más antiguo estaría muy degradado y no se podría leer. Sin embargo, los científicos han conseguido extraer diminutos fragmentos de ADN de al menos 2 millones de años del suelo helado del Ártico.

Su estudio, publicado en Nature, demuestra el poder del ADN ambiental para reconstruir mundos perdidos: en este caso, un bosque costero distinto de los actuales que floreció durante un episodio de clima cálido en el extremo norte de Groenlandia.

Los fragmentos de ADN de 41 muestras ricas en materia orgánica de una gruesa capa de sedimentos amontonados en la desembocadura de un fiordo revelaron un frondoso bosque de álamos, tuyas y otras coníferas; gansos negros y cangrejos herradura; y mamíferos como renos, lemmings y mastodontes. El análisis de los genes antiguos ayudará a conocer mejor las especies y sus adaptaciones, e incluso plantear controvertidas propuestas para volverlos a resucitar.

Las vacunas contra el VRS, cerca de la meta

El virus respiratorio sincitial (VRS) es un patógeno que infecta el tracto respiratorio. Es la causa más frecuente de bronquiolitis y neumonía en lactantes menores de un año, pero también puede afectar a adultos (con un cuadro parecido al resfriado común) y está empezando a ser una causa importante de problemas respiratorios en personas mayores.

Ahora, los ensayos clínicos a gran escala de dos vacunas contra el VRS han demostrado por fin que pueden proteger con seguridad a los lactantes y los ancianos. Ambas vacunas previnieron la enfermedad grave en personas mayores de 60 años sin causar efectos secundarios graves. Una de ellas también protegió a los lactantes durante seis meses cuando se administró a sus madres al final del embarazo, para que pudieran transmitir los anticuerpos a sus fetos.

Las nuevas vacunas se basan en estudios de 2013 realizados por Barney Graham y sus colaboradores del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (EE UU) sobre proteínas virales, pero ahora se ha logrado que desencadenen niveles mucho más altos de anticuerpos potentes y resolver problemas de seguridad. Las buenas noticias de los ensayos de este año realizados por GSK y Pfizer confirman esta estrategia, y pronto se conocerán también los resultados de las compañías Janssen Pharmaceuticals y Bavarian Nordic.

Asteroide desviado con la misión DART

Durante miles o millones de años, una pequeña luna llamada Dimorphos dio vueltas alrededor de un asteroide más grande, Didymos, a millones de kilómetros de la Tierra. El 26 de septiembre, la NASA impactó contra él una nave espacial, alterando para siempre su órbita y demostrando una estrategia que algún día podría salvar a la humanidad.

Cuando la sonda Double Asteroid Redirection Test (DART), del tamaño de un frigorífico, se estrelló a unos 6 kilómetros por segundo contra Dimorphos, de 160 metros de ancho, celebraron el primer simulacro de una misión de defensa planetaria. El objetivo de la NASA era acercar ligeramente el Dimorphos a su compañero, acortando su período orbital.

Pocos días después se confirmó el éxito de la misión. Sus responsables informaron de que el impacto alteró la órbita de Dimorphos alrededor de Didymos en 32 minutos, reduciéndola de 11 horas y 55 minutos a 11 horas y 23 minutos. Se demostraba así una estrategia que se podría seguir si algún día un asteroide amenaza la Tierra.

Estados Unidos aprueba una ley histórica sobre el clima

A pesar de los importantes estudios científicos de EE UU sobre los riesgos del cambio climático y los avisos de sus diplomáticos en los foros internacionales, esas advertencias sonaban vacías porque, a diferencia de muchos países ricos, el segundo mayor productor mundial de gases de efecto invernadero (después de China) nunca había aprobado una ley para reducir sustancialmente esas emisiones.

Este verano, cuando los intentos de aprobar una normativa de este tipo parecían condenados otra vez al fracaso, todo cambió cuando un senador clave abandonó repentinamente su oposición y salió adelante. Las disposiciones climáticas de la llamada Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés) suponen el mayor paso que jamás haya dado Estados Unidos para frenar el calentamiento global.

La ley destina 369.000 millones de dólares durante 10 años a apoyar la electricidad procedente de fuentes renovables y la energía nuclear, a la vez que impulsa el paso generalizado hacia los vehículos eléctricos y la investigación para reducir las emisiones industriales. Se calcula que así EE UU podría reducir en 2030 sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 40 % respecto a 2005, por lo que necesitará más medidas si quiere cumplir su objetivo del 50 % en virtud del Acuerdo de París.

La inteligencia artificial se vuelve creativa

La inteligencia artificial (IA) se está abriendo paso, especialmente este año, en ámbitos que antes se consideraban exclusivamente humanos, como la expresión artística y los descubrimientos científicos. Las pruebas visualmente más asombrosas –que inundan las redes sociales– las aportan los modelos de texto a imagen. Utilizan el aprendizaje automático para emparejar palabras con imágenes on line, encontrando patrones que permiten generar nuevas imágenes basadas en nuevos textos.

Un ejemplo es el programa DALL-E del laboratorio de investigación OpenAI, que ha implementado una técnica de aprendizaje automático llamada difusión, donde las imágenes surgen del «ruido» guiadas por el contexto o las descripciones del texto. Este año se han presentado varios modelos de este tipo, y un artista que utilizó uno de ellos ganó un concurso de bellas artes. Al mismo tiempo, Meta, Google y otras empresas han lanzado modelos de difusión capaces de crear vídeos.

Por otra parte, siguen las aplicaciones creativas de la IA en ciencia. Las herramientas que predicen la estructura 3D de las proteínas ya fueron uno de los hitos en 2021 y este año han avanzado, e incluso la compañía DeepMind, con su programa AlphaFold, ha logrado predecir la forma tridimensional de más de 200 millones de proteínas de los organismos de la Tierra. Además, esta empresa de Google, ha presentado AlphaTensor, una herramienta que diseña algoritmos más eficientes para gráficos por ordenador, simulaciones físicas y el propio aprendizaje automático. Ha encontrado atajos que los matemáticos humanos habían pasado por alto durante décadas.

El virus que está detrás de la esclerosis múltiple

Este año se ha demostrado que un virus del herpes común, el de Epstein-Barr, es un factor esencial en la esclerosis múltiple (EM), una enfermedad en la que el sistema inmunitario ataca a las neuronas. El hallazgo puede conducir a nuevas formas de tratar o prevenir este misterioso trastorno, que provoca síntomas leves en algunos afectados, pero a otros les incapacita gradualmente para hablar o caminar.

Desde hacía tiempo el principal sospechoso de la EM era el virus de Epstein-Barr, que infecta a la mayoría de las personas en la infancia y permanece latente en algunos glóbulos blancos. Transmitido principalmente a través de la saliva, puede provocar mononucleosis infecciosa, o «enfermedad del beso», en adolescentes y adultos jóvenes. Casi todas las personas con esclerosis múltiple tienen anticuerpos contra el virus de Epstein-Barr, pero también los tienen el 95 % de los adultos sanos, lo que dificulta asociarlo como la causa.

Para confirmar la relación, varios epidemiólogos examinaron 20 años de historiales médicos de más de 10 millones de militares estadounidenses. Así comprobaron que prácticamente todos los 801 soldados que desarrollaron EM dieron positivo en las pruebas del virus de Epstein-Barr. Y entre los que inicialmente dieron negativo, una infección posterior multiplicó por 32 el riesgo de padecer esta enfermedad, según informaron en Science.

Pocos días después, otros investigadores publicaron en Nature un posible mecanismo de mimetismo molecular con el que el virus latente puede despertar y causar lesiones nerviosas. Las investigaciones continúan con la vista puesta en el desarrollo de nuevos fármacos.