Lo más cienciacional del 2013 (I de…

Lo más cienciacional del 2013 (I de III)                                  

Para la ciencia, así como para Historias Cienciacionales, 2013 fue un gran año. En contraste con el dominio con que el bosón de Higgs acaparó los titulares y la imaginación del público y científicos por igual en 2012, este año fue de avances y descubrimientos más discretos, pero no por eso menos relevantes. Además, no todo son logros como para alegrarse, pero sí para enfatizar la importancia de la relación entre la ciencia y la sociedad.

Comenzamos este recuento cienciacional presentándoles algo de lo mejor del año en ciencia según las revistas científicas Nature y Science.

Rebasamos las 400 ppm en CO2 atmosférico (y algunas tragedias nos recuerdan lo extremo que se ha vuelto el clima)

El 10 de mayo de este año ocurrió algo que no había ocurrido en 3 millones de años: la concentración diaria de CO2 atmosférico rebasó las 400 ppm (partes por millón). El reporte fue emitido tanto por el grupo de la Administración Nacional Océanica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés) como por la Institución Scripps de Oceanografía, las dos instituciones que monitorean la concentración promedio diaria del gas de efecto invernadero desde el observatorio en Mauna Loa, Hawaii.

Científicos de ambos grupos, así como de otras instituciones, advirtieron sobre el riesgo para el planeta de esta aparentemente indetenible subida de CO2, que no ha parado por lo menos desde hace medio siglo, cuando se comenzó a medir en el observatorio hawaiano. La cifra de 400 partes por millón de CO2 (es decir, 0.04 % de moléculas de este gas en el aire) es un umbral simbólico, pero representa lo poco que hemos podido hacer por disminuir los niveles del gas de efecto invernadero a pesar de las múltiples cumbres mundiales sobre el tema. Muchos científicos están de acuerdo en que una concentración de 450 ppm sería lo máximo permisible antes de comenzar a sufrir verdaderos daños por el calentamiento global. Si el aumento sigue como hasta ahora, alcanzaremos esa cifra en menos de 25 años.

Si bien la conexión entre el CO2 atmosférico y el cambio climático no es directa (ha habido una aparente disminución en la temperatura global en la última década), cada año parece romperse un récord por la cantidad de daños y muertes causados por desastres naturales. Este año, el infausto protagonista fue el tifón Haiyan, cuyos vientos de 310 kilómetros por hora, los más rápidos para un tifón que haya tocado tierra, devastaron Filipinas, dejando más de 6,000 muertos y casi 6 millones de damnificados.

Aquí te contamos el anuncio del observatorio en su momento.

La Suprema Corte de EU invalida una polémica patente sobre genes

En junio de este año, un largo y tortuoso litigio entre Myriad Genetics y la Asociación para la Patología Molecular por patentes que involucran genes humanos fue resuelto por la Suprema Corte de Justicia de los Estados Unidos con una declaración que decía: “un segmento de ADN que ocurra de manera natural es un producto de la naturaleza y no es objeto de patente solamente por el hecho de haber sido aislado.”

Esta resolución sentó precedente, no sólo porque revocó los derechos legales (y, sobre todo, la oportunidad de aprovechamiento económico) que la compañia tenía sobre dos genes presentes en todos los humanos, BRCA1 y BRCA2, famosos porque fueron las versiones mutantes de estos genes las que llevaron a Angelina Jolie a tomar la decisión de hacerse una mastectomía, sino porque parece trazar el rumbo para casos similares.

La revista Nature comenta que un juez federal de los EU tomó la decisión contra Myriad como antecedente para revocar una patente sobre ADN fetal que una compañía en California poseía y que utilizaba para hacer estudios prenatales de manera exclusiva. Además, aparentemente las patentes sobre genes ahora son mucho más difíciles de conseguir, según la misma revista. Parece un grano de arena de sentido común entre tantos costales de cal de codicia corporativa, pero al menos es un avance.

En esta nota te contamos el caso en su momento.

Aquí la página de la Unión Americana por las Libertades Civiles (ACLU, por sus siglas en inglés) sobre el caso.

Imagen de un cerebro de ratón tratado con la técnica CLARITY.

Todos los ojos en el cerebro

Si la primera mitad del siglo XX fue la era de la física atómica (y la segunda, de la biología molecular), todo parece indicar que la primera mitad de este siglo será la de las neurociencias (eso, si antes el avance científico no reduce los periodos en que hay que identificar las eras a menos de medio siglo).

En abril de este año, Barack Obama anunció un proyecto interdisciplinario e interinstitucional llamado Iniciativa BRAIN (siglas en inglés de Investigación sobre el Cerebro por Neurotecnologías Innovadoras y Avanzadas), que tiene como objetivo hacer el mapa de la actividad de las casi 100 mil millones de neuronas en el cerebro humano. Tan titánico como suena, el proyecto, que muchos equiparan en importancia al programa espacial de mediados del siglo pasado o a la secuenciación del genoma humano a principios de éste, tiene contemplado generar cantidades masivas de información cada año (unos 300 exabytes). Este río de datos requerirá capacidades de cómputo que apenas recientemente se han alcanzado, y otras que ahora sólo se vislumbran, y probablemente requerirá también un cambio conceptual en el acercamiento científico hacia el cerebro, que se moverá de una visión centrada en las moléculas hacia una visión amplia que abarque las complejas interacciones y conexiones entre las neuronas (el “conectoma” es la palabra utilizada).

Paralelos a esta iniciativa oficial, múltiples estudios han comenzado a mostrar avances insospechados en el conocimiento del cerebro gracias, en parte, a nuevas tecnologías. En mayo, científicos japoneses lograron la primera “fotografía” de un recuerdo, que en realidad se trataba de un grupo de neuronas activas al momento de evocar un recuerdo. En julio, investigadores del MIT lograron implantar un recuerdo falso en ratones. En agosto, científicos de la Universidad de Washington crearon la primera interfaz entre dos cerebros humanos; es decir, el envío y recepción de información de un cerebro a otro. (Puedes leer sobre estos estudios en Historias Cienciacionales)

Las tecnologías necesarias para estos avances involucran una diversidad de métodos de distinto origen (desde terapias médicas largamente conocidas hasta la generación de ratones transgénicos con interruptores génicos sensibles a la luz), pero la tecnología que según Science debe llevarse las palmas se llama CLARITY, y fue presentada en abril de este año por científicos de la Universidad de Stanford. Esta técnica logra hacer transparente el cerebro por medio de un hidrogel que reemplaza los lípidos de los tejidos del órgano. Tras el tratamiento, la estructura de tejidos, células e incluso moléculas se mantiene intacta, con lo cual se pueden estudiar a detalle las conexiones de un grupo de neuronas o la colección de moléculas en determinada región del cerebro.

Ni CLARITY ni la Iniciativa BRAIN de Obama han sido las únicas empresas mayores que este año han apuntado a desentrañar los misterios del cerebro (un proyecto de gran envergadura, que tiene como objetivo lograr una simulación computacional del cerebro de aquí a 10 años, fue anunciado por la Unión Europea), lo cual muestra que tendremos los ojos puestos en el cerebro un buen rato más.

Aquí el reporte sobre CLARITY del sitio de la Universidad de Stanford (en inglés).

Aquí nuestra nota cienciacional sobre la fotografía de un recuerdo.

Aquí la nota sobre el recuerdo falso.

Aquí la nota sobre la interfaz entre dos cerebros humanos.

Funcionamiento del sistema CRISPR/Cas9.

Para qué mutar tus genes cuando puedes editarlos

Una nueva técnica puede ser tan relevante como un nuevo descubrimiento. Por esa razón, Science eligió a la técnica de edición de ADN llamada CRISPR/Cas9 como uno de los avances del año.

Las secuencias CRISPR (siglas en inglés para Repeticiones Palindrómicas Cortas Interespaciadas Agrupadas de manera Regular) son usadas por bacterias como método de defensa contra la invasión de ADN viral. Este mecanismo se parece mucho a un sistema inmune simple. Luego de una infección, las secuencias de ADN de los virus son almacenadas en el genoma bacteriano cerca de las secuencias CRISPR. Estas secuencias se activan cuando una infección regresa. El ARN codificado en las secuencias CRISPR es capaz de guiar a una enzima que corta ADN (la que actúa con estas secuencias se llamó Cas9, o “proteína asociada a CRISPR”), de modo que el ADN del invasor es desintegrado.

Luego de su descubrimiento, múltiples laboratorios encontraron que este sistema puede modificarse para funcionar no sólo en bacterias, sino también en plantas y animales (incluyendo humanos). Estudios posteriores mostraron que incluso es posible dirigir la acción de corte de ADN hacia genes específicos, usando secuencias de ARN prediseñadas, lo cual puede inactivar esos genes permanentemente o, con la ayuda de secuencias cortas de ADN, modificar la información contenida en el genoma, lo cual inauguraría una explosión de ingeniería genómica. Este método no es el primero usado para realizar la llamada “edición” de ADN, pero es considerablemente más accesible y barato, pues en lugar de enzimas difíciles de manipular, involucra secuencias de ARN de diseño, algo que muchos laboratorios pueden alcanzar.

Es tan promisorio el potencial de esta técnica que Nature eligió como uno de los personajes del 2013 a uno de los investigadores más importantes de este campo, quien este mismo año comenzó una empresa de medicina genómica basada en la técnica CRISPR/Cas9. La compañía piensa aplicar la técnica de edición de genes para curar enfermedades congénitas en humanos. Recién en diciembre, un equipo de científicos holandeses logró “corregir” una mutación asociada con fibrosis cística en cultivos de células madre humanas. Hans Clever, uno de los autores de este estudio, comentó para The Scientist: “Me parece que el sistema CRISPR/Cas9 puede ser una estrategia más fácil para curar enfermedades genéticas que cualquier otra técnica para editar genes”. Tal vez las tan prometidas terapias génicas estén más cerca que nunca.

Por su precisión al inactivar o modificar genes, esta técnica será ampliamente utilizada en estudios genómicos de todo tipo (por ejemplo, para echar luz sobre la compleja función del llamado “ADN basura” en el genoma humano). Es probable que sea uno de aquellos avances técnicos que abren nuevas fronteras y por eso no está de más recordar que fue logrado gracias a muchas horas de trabajo en investigación básica sobre un tema que aparentemente sólo le importaba a los científicos que trabajan en él: la relación entre las bacterias y los virus que los infectan. Es otra lección para aquellos que claman por dejar la ciencia básica y concentrarnos en la aplicada. Craig Mello, premio Nobel de Medicina de 2006, declaró para The Independent: “Esto es un verdadero triunfo de la ciencia básica, y en muchos sentidos es mejor que el ARN de interferencia [un mecanismo celular que silencia genes similar al sistema CRISPR]. Es un avance tremendo con implicaciones gigantescas para la genética molecular. Cambia las reglas del juego.”

Aquí la nota sobre el sistema CRISPR/Cas9 en The Independent.

Aquí el reporte en The Scientist.

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En las imágenes, en orden secuencial:

Vista espacial del tifón Haiyan que azotó Filipinas; un ciudadano en protesta frente al edificio de la Suprema Corte de EU el día que ésta emitó el fallo; una imagen del cerebro de ratón tratado con CLARITY, generada en el laboratorio de Karl Deisseroth; y un esquema del sistema CRISPR/Cas.

Aquí puedes revisar el listado de lo mejor del año según Nature.

Aquí según Science.

via Tumblr http://historiascienciacionales.tumblr.com/post/71264795965

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