Una máquina cuántica que desafía la realidad, el invento del año

Estimados colegas para su conocimiento:

La prestigiosa revista Science ha presentado su tradicional «top ten» con los descubrimientos científicos más importantes de 2010 y, posiblemente, ha sorprendido con su elección. Este año, corona el ranking la primera máquina cuántica. Para muchos puede ser un invento desconocido, pero es el primer dispositivo hecho por el ser humano que no responde a las leyes de la mecánica clásica, sino al mismo conjunto de normas que rige el comportamiento de las moléculas o los átomos. Es diminuto, sí, pero visible al ojo humano. Para hacernos una idea de su importancia, puede ser un primer paso para averiguar si algún día seremos capaces de estar en dos sitios a la vez al mismo tiempo. Este ingenio ha superado en la lista de los editores de la "biblia" científica incluso a la famosa célula artificial de Craig Venter o a la secuenciación del genoma del Neandertal. Estas son las diez grandes investigaciones:

-La primera máquina cuántica:
Hasta este año, todos los objetos hechos por el hombre han sido realizados de acuerdo a las leyes de la mecánica clásica. En marzo, sin embargo, un grupo de investigadores presentaba en la revista Nature y ante una reunión de la Sociedad Física Americana en Portland un aparato cuyo funcionamiento responde a la mecánica cuántica, el conjunto de normas que rige el comportamiento de las cosas pequeñas, como las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas. Para Science, este experimento es el mayor avance científico del año, debido a que rompe el conocimiento establecido, al ingenio que encierra su creación y a sus numerosas aplicaciones potenciales.

Los físicos Andrew Cleland y John Martins de la Universidad de California en Santa Bárbara y sus colegas enfriaron un diminuto remo de metal o «baqueta cuántica», de unos 30 micrómetros de longitud, pero visible al ojo humano, que vibra cuando se coloca en movimiento en un rango de frecuencias. Después, conectaron el remo a un circuito eléctrico superconductor para que alcanzara el estado cuántico, una meta largamente buscada por los científicos. Entonces, y debido a las extrañas reglas de la mecánica cuántica, consiguieron colocar simultáneamente el remo en movimiento... mientras se mantenía quieto. El remo, simultáneamente, estaba vibrando y no vibrando. Los investigadores demostraron que los principios de la mecánica cuántica pueden aplicarse a objetos cotidianos. "Nadie había demostrado hasta la fecha que, si tomas un objeto grande, con billones de átomos, la mecánica cuántica se aplique a su movimiento", dijo en su día el propio Cleland.

Este descubrimiento puede abrir muchas puertas en el mundo de la física, desarrollar nuevos dispositivos para controlar los estados cuánticos de la luz o, en última instancia y aunque parezca ciencia ficción, investigar los límites de nuestro sentido de la realidad. El último gran objetivo es colocar un objeto macroscópico, algo tan grande como un ser humano, por ejemplo, en dos lugares a la vez.

-La primera célula sintética:
John Craig Venter, uno de los "padres" del genoma humano, anunció en mayo la primera célula sintética fabricada por el ser humano, un híbrido con la estructura natural de una bacteria viva y el material genético artificial. Para lograrlo, el científico generó un cromosoma sintético, una réplica del genoma de la bacteria Mycoplasma myoides, y después lo trasplantó a otra bacteria viva (M. Capricolum), que actuó como recipiente para crear un nuevo ser. En el futuro, los investigadores prevén la creación de genomas sintéticos a la carta, para generar biocombustibles, productos farmacéuticos u otros compuestos químicos.

-Todos somos Neandertales:
El investigador del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, Svante Pääbo, con la colaboración de decenas de científicos de todo el mundo, entre ellos varios españoles, presentó en octubre la culminación de su proyecto más ambicioso: la secuenciación del genoma del hombre de Neandertal. Descubrió algo asombroso: un 2% de nuestra genoma proviene de esta especie. Todos los seres humanos, excepto los africanos, llevamos estos genes. Esto implica un cruce entre neandertales y humanos.

-El mayor paso en la prevención del VIH:
2010 es el año en el que más pasos en prevención del sida se han dado. A falta de una vacuna eficaz, se ha demostrado que unas pastillas y un gel vaginal reducen a la mitad las probabilidades de contagio. El fármaco utilizado en la investigación se llama «Truvada», un antirretroviral «dos en uno» que combina en una tableta dos fármacos (tenofovir y emtricitabina). Miles de seropositivos utilizan ya este tratamiento para frenar en su organismo el avance del VIH, pero no se había demostrado su capacidad de prevenir la infección. Un estudio con más de 2.500 homosexuales sanos de seis países demostró que puede reducir en un 44 por ciento las posibilidades de infectarse. Pero en los casos en los que el cumplimiento es total y los afectados fueron fieles al medicamento, la eficacia superó el 90%, según se publicó en la revista «New England Journal of Medicine». Es la mejor noticia en prevención del sida que se tiene en mucho años. Los beneficiarios serían las personas que no pueden o no quieren utilizar preservativo, están en riesgo de sufrir una violación o temen no protegerse cuando están bajo los efectos del alcohol.

Funcionaría como una fórmula de protección sin tener que negociar con la pareja. La segunda opción es un gel microbicida que, aplicado en la vagina o en el ano antes de mantener relaciones sexuales, puede reducir el riesgo de VIH en casi un 40% y de infección por herpes genital en un 51%. Es la primera vez que un microbicida de uso tópico resulta eficaz, informa N. Ramírez de Castro.

-La secuenciación de los genes de enfermedades raras:
El mundo científico cuenta con una nueva herramienta para encontrar una mutación genética que causa una enfermedad. Después del genoma han secuenciado el exoma. Ahora en lugar de buscar una alteración genética en los 3.000 millones de pares de bases del genoma, los genetistas podrán hacerlo con los exones, la fracción pequeña de ADN que codifica para proteínas. La secuencia del exoma ha dado paso a una larga lista de mutaciones que están detrás de una docena de misteriosas enfermedades que provocan niveles muy bajos de colesterol, deformidades faciales o malformaciones cerebrales, informa N. Ramírez de Castro.

-Simulaciones de dinámica molecular:
Los investigadores han aprovechado el poder de una de las computadoras más poderosas del mundo para rastrear los movimientos de los átomos de una pequeña proteína durante una duración cien veces mayor que cualquier intento previo.

-El simulador cuántico:
Para describir lo que ven en el laboratorio, los físicos elaboran teorías basadas en ecuaciones que pueden ser muy difíciles de resolver. Este año, sin embargo, científicos han descubierto un atajo haciendo simulaciones cuánticas, cristales artificiales en los que puntos de luz láser desempeñan el papel de los iones y los átomos atrapados en la luz hacen de electrones. El ingenio procura respuestas rápidas a problemas teóricos de la física de materia condensada y que, eventualmente, podrían ayudar a resolver misterios como la superconductividad.

-Los 1.000 genomas y uno más:
Las tecnologías de secuenciación del genoma cada vez más rápidas y baratas están permitiendo la elaboración de estudios a gran escala del ADN. El proyecto de los 1.000 genomas, por ejemplo, ha identificado gran parte de la variación genómica que nos hace humanos, y otras investigaciones trabajan en revelar más sobre la función que juega el genoma.

-La reprogramación celular:
Las técnicas que permiten reprogramar células de manera para que se comporten como células madre no especializadas ya son habituales en los laboratorios. Este año, unos investigadores han encontrado una forma de hacerlo con RNA sintético, una técnica cien veces más eficaz, mucho más rápida y potencialmente segura para su utilización terapéutica.

-El retorno de la rata:
Los ratones han gobernado el mundo de los animales de laboratorio, pero los investigadores prefieren utilizar ratas para muchos de sus trabajos. Es más fácil trabajar con ellas y anatómicamente son muy similares a los seres humanos. Su gran problema es que los científicos todavía no han conseguido aplicar en ellas la técnica que se utiliza para conseguir ratones knockout o ratón KO, un ratón modificado por ingeniería genética para desactivar algunos de sus genes y comprender su función. Sin embargo, una investigación desarrollada este año promete traer ratas knockout a los laboratorios.

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